Вертикально-осевой ветродвигатель с экраном



Вертикально-осевой ветродвигатель с экраном
Вертикально-осевой ветродвигатель с экраном
Вертикально-осевой ветродвигатель с экраном

 


Владельцы патента RU 2537666:

АБДУЛОВ МУРАД НАБИЕВИЧ (RU)
АБДУЛОВ АБДУЛ ДЖАМАЛОВИЧ (RU)
АБДУЛОВ НАБИ МАГОМЕДАМИНОВИЧ (RU)
АБДУЛОВ ДЖАМАЛ НАБИЕВИЧ (RU)

Изобретение относится к ветроэнергетике и позволяет регулировать скорость вращения ротора ветродвигателя, а также защитить его от наледи и налипания снега. Конструкция ветродвигателя отличается тем, что снабжена механизмом поворота экрана, позволяющим принудительно повернуть его вокруг своей оси и полностью или частично перекрыть ротор ветродвигателя от потока ветра и других атмосферных воздействий. Наличие механизма поворота экрана позволяет вращать экран в двух режимах: независимо от положения хвостовика и заодно с ним. Кроме того, экран снабжен конфузором с компенсатором и диффузором, способствующим увеличению скорости ветрового потока, вращающего ротор ветродвигателя. Экран снабжен подшипниками и имеет возможность вращаться вокруг вала ротора. Кроме того, ветродвигатель снабжен механизмом складывания мачты, крестовиной, и хвостовиком, механически (через шестерни) соединенным с экраном. Хвостовик установлен на подшипниках на валу ротора. 3 ил.

 

Изобретение относится к ветроэнергетике и позволяет регулировать скорость вращения ротора ветродвигателя, а также защитить его от наледи и налипания снега.

Известен вертикально-осевой ветродвигатель с экраном (Р.А. Янсон, Ветроустановки, Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007, стр.16), или ветродвигатель с экраном, приведенный в ссылке http://vetrvaky.ru/raschet-lopastey-dlya-vetryakov/, который можно выбрать в качестве прототипа. Ветродвигатель содержит вертикально установленный ротор, снабженный экраном.

Недостатки приведенной конструкции заключаются в том, что экран не снабжен механизмом принудительного вращения, необходимым для полного или частичного перекрытия лопастей ротора при больших скоростях ветра, что может разогнать ротор ветродвигателя до недопустимых окружных скоростей и привести к поломке, а также нет устройства, направляющего ветродвигатель на ветер (хвостовика). Ротор не зачищен от обледенения и налипания снега, что может привести к дебалансировке ротора. Экран не меняет парусность ветродвигателя.

Техническая задача, решаемая при помощи предлагаемого изобретения, заключается в стабилизации скорости вращения ротора ветродвигателя, стабилизации положения экрана относительно направления ветрового потока и частичной или полной защите ротора ветродвигателя от воздействия ветрового потока, скорость которого превышает оптимальное значение скорости, на которое рассчитана данная конструкция; защите ротора от наледи, налипании снега, что приводит к дебалансировке ротора и его поломке. А также в увеличении энергии, вырабатываемой ветродвигателем.

Техническое решение достигнуто за счет применения механизма поворота экрана, позволяющего принудительно повернуть его вокруг своей оси и полностью или частично перекрыть ротор ветродвигателя от потока ветра и других атмосферных воздействий. Наличие механизма поворота экрана позволяет вращать экран в двух режимах: независимо от положения хвостовика и заодно с ним. Кроме того, экран снабжен конфузором с компенсатором и диффузором, способствующим увеличению скорости ветрового потока, вращающего ротор ветродвигателя. Компенсатор предназначен для дополнительной стабилизации положения экрана и хвостовика относительно направления ветрового потока и компенсирует момент силы, дезориентирующий положение экрана относительно направления ветра. Экран снабжен подшипниками и имеет возможность вращаться вокруг вала ротора. Кроме того, ветродвигатель снабжен механизмом складывания мачты, крестовиной, и хвостовиком, механически (через шестерни) соединенным с экраном. Хвостовик установлен на подшипниках на валу ротора.

Конструкция вертикализатора приведена на чертежах.

На Фиг.1, 2 и 3 приведен вид ветродвигателя спереди, сзади и сбоку.

Ветродвигатель включает мачту 1, механизм складывания мачты 2, редуктор 3, передающий вращение от шкива 4 через ременную передачу 5 на шкив 6 генератора 7 (или гидронасоса), установленного на кронштейне, и рамы 8 для присоединения нижних расчаливающих тросов 9, необходимых для закрепления мачты в вертикальном положении. В полости мачты 1 размещен вал 10 ветродвигателя, передающий вращение редуктору 3. На валу 10 установлены четырехлопастные роторы 11 и 12, лопасти которых смещены друг относительно друга на 45 градусов. Роторы с внешней стороны охватывает экран 13, имеющий возможность независимо от ротора вращаться вокруг вала 10. Экран снабжен конфузором 14 для поступающего потока воздуха и диффузором 15 для оттока потока воздуха. Край конфузора снабжен компенсатором 16, отогнутым наружу. Диффузор и конфузор предназначены для увеличения скорости ветрового потока, поступающего в полость экрана 13. Компенсатор 16 служит для создания вектора силы, направленного в сторону, противоположную вектору силы, создаваемому ветровым потоком при обтекании экрана с внешней стороны, и равную ей по величине. То есть ветровой поток, попадающий на поверхность компенсатора 16, создает противовес силе ветра, обтекающего экран со стороны, противоположной компенсатору и вращающего его. Таким образом, создается противодействующая крутящая сила, не позволяющая экрану дезориентировать свое положение по отношению к направлению ветрового потока. Над экраном на валу 10 установлена крестовина 17 для соединения верхних расчаливающих тросов 18. Снизу под экраном 13 на валу 10 размещен хвостовик 19, имеющий возможность вращаться вокруг вала ротора и снабженный механизмом поворота экрана. Механизм поворота экрана включает ведомую шестерню 20, соединенную с экраном и ведущую шестерню 21, находящуюся в зацеплении с шестерней 20 и установленную на валу реверсивного электродвигателя 22, закрепленного на хвостовике. Механизм поворота экрана позволяет вращать экран независимо от положения хвостовика, который всегда ориентирован вдоль направления ветра и устанавливает плоскость конфузора экрана 13 перпендикулярно направлению ветрового потока. Механизм складывания мачты 2 снабжен двумя пальцами 23 и служит для укладки ветродвигателя в горизонтальное положение при проведении ремонтно-профилактических работ. При этом достаточно извлечь один из них и уложить мачту, вращая вокруг второго, предварительно освободив расчаливающие тросы. Редуктор 3 снабжен фланцем 24 и служит для передачи под углом 90 градусов вращения вала 10 к генератору 7. В качестве редуктора может быть применен, например, задний мост автомобиля. 25 - крепление ведомой шестерни 20 к экрану.

Ветродвигатель работает следующим образом:

Поток ветра через конфузор поступает в полость экрана 13, увеличивает свою скорость и вращает роторы 11 и 12, посаженные на вал 10. При этом вращается вал 10 ротора и через редуктор 3 посредством шкива 4, ременной передачи 5 и шкива 6 передает вращение генератору 7. Вместо электрогенератора может быть установлен гидронасос. Выработанная генератором электроэнергия используется по назначению. Соединенный с экраном хвостовик с поворотным механизмом постоянно ориентирует плоскость конфузора 14 перпендикулярно ветровому потоку. При превышении скорости ветра номинального значения, рассчитанного на данную конструкцию ветродвигателя, для уменьшения скорости вращения или предотвращении выхода из строя элементов и узлов ротора, экран 13 принудительно приводится во вращение. При этом экран частично или полностью перекрывает ротор от потока ветра. Для поворота экрана вокруг вала 10 предусмотрен механизм поворота. При увеличении скорости ветра сверх номинального значения срабатывает датчик измерения скорости ветра (на чертеже не показан) и включает реверсивный электродвигатель 22, установленный на хвостовике. Вращение вала электродвигателя через ведущую 21 и ведомую 20 шестерню передается экрану, и поворачивает его против часовой стрелки на определенный угол, тем самым уменьшая поток воздуха, поступающий в полость экрана. Хвостовик при этом всегда остается направленным вдоль потока ветра. При уменьшении скорости ветра экран автоматически возвращается в исходное положение. При изменении направления ветра экран вращается совместно с хвостовиком. Экран самостоятельно провернуться вокруг вала 10 не может, так как передаточное число между шестернями 20 и 21 велико (большая разница в диаметрах). Экран, ротор, хвостовик и крестовина снабжены самостоятельными подшипниковыми узлами.

Вертикально-осевой ветродвигатель с экраном, включающий мачту, вал ветродвигателя, роторы, экран, отличающийся тем, что снабжен датчиком измерения скорости ветра, механизмом складывания мачты, крестовиной, хвостовиком и механизмом поворота экрана вокруг вала ветродвигателя, включающим ведомую шестерню, соединенную с экраном и находящуюся в зацеплении с ведущей шестерней, установленной на валу реверсивного электродвигателя, закрепленного на хвостовике, а экран содержит конфузор с компенсатором, отогнутым наружу, и диффузор.



 

Похожие патенты:

Изобретение направлено на улучшение пространственной устойчивости конструкции для получения электроэнергии больших и крупных мощностей от ветра в высотных скоростных слоях атмосферы над внутриконтинентальными регионами.

Изобретение позволяет надежно и устойчиво получать электроэнергию сверхкрупной мощности от ветра в высотных скоростных слоях атмосферы, прежде всего на материковых территориях.

Ротор // 2534326
Изобретение относится к конструкции роторов, используемых преимущественно с возобновляемыми источниками энергии (как воздушными, так и водными). Сущность изобретения состоит в том, что в роторе с чашеобразными элементами, смонтированными на валу, элементы выполнены в виде конусных улиток, вершины конусов в которых могут быть в плоскости симметрии чашки или могут быть асимметричными по отношению к плоскости симметрии чашки.

Изобретение относится к области гидроэлектрической выработки электроэнергии. Сферическая турбина 96 выполнена для вращения в поперечном направлении в цилиндрической трубе под действием рабочего вещества, протекающего через трубу в любом направлении.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования и использования энергии ветра. Установка содержит поворотную стойку, несущую жестко закрепленный на ее верхнем конце подшипниковый узел с двухконцевым горизонтальным валом, один конец которого связан с генератором, а на другом конце жестко закреплен мах, несущий по меньшей мере две съемных лопасти.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Статор сегментного ветроэлектрогенератора содержит источник возбуждения, Г-образные магнитопроводы, катушки, основание, крепежные элементы, между основными катушками установлены дополнительные катушки с сердечниками, снаружи которых размещены сегментно-образные вставки.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроустановка содержит воздухозаборник с расположенным внутри него ветроколесом с лопастями, прикрепленными к верхнему и нижнему кольцам, опирающимся на центрирующие ролики, установленные на валах роторов преобразователей энергии, расположенные сверху и снизу разрежители потока.

Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию вращения вала. Турбина ветрогенератора с вертикальной осью вращения содержит вытянутые лопасти, продольные оси которых параллельны друг другу.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Лопасть ветротурбины с вертикальной осью вращения, включающая наконечник, выполненный в виде входной части аэродинамического профиля.

Изобретение относится к области силовых установок, использующих энергию потока среды. Самоустанавливающаяся парусная установка для отбора энергии потока, характеризующаяся тем, что содержит замкнутый в кольцо рельс, на котором размещены подвижные тележки, связанные между собой сцепками и несущие генераторы, ротор которых введен в контакт с поверхностью рельса.

(57) Изобретение относится к устройству для генерации электроэнергии из энергии ветра, содержащему лопаточный блок (5), блок (6) сбора ветра и блок (8) управления. Лопаточный блок (5) содержит вертикальный вал (51), установленный с возможностью вращения на основании (4), и множество лопаток (521), неподвижно прикрепленных вокруг вала (51) и приводимых во вращение ветром. Генератор (9) соединен с валом (51) и предназначен для преобразования кинетической энергии вращения в электроэнергию. Блок (6) сбора ветра содержит вертикальные пластины (61), установленные с возможностью поворота на основании и расположенные вокруг лопаток (521). Блок (8) управления замеряет скорость вращения вала (51) и в соответствии с этой скоростью вращения перемещает по меньшей мере часть каждой вертикальной пластины (61) между первым и вторым положениями, в которых количество ветра, протекающего к лопаткам (521) соответственно увеличивается и уменьшается. 4 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетическим комплексам и может быть использовано в народном хозяйстве. Ветроэнергетический комплекс содержит электрогенераторы, вращаемые одной или несколькими аэротурбинами с вертикальной осью вращения. Лопасти аэротурбин крепятся внутренними концами в пазах окружностей дисков. Диски равномерно распределены по длине вала и жестко соединены с ним. Между дисками, поверхностью вала и концами лопастей образовано пространство, через которое соединены все межлопастные полости. Острые края лопастей заглушены противосвистящими приспособлениями. Аэротурбина состоит из нескольких поставленных друг на друга, скрепленных между собой и с валом турбин, образуя многосекционную аэротурбину. Число лопастей и высоту вышестоящих турбин сокращают пропорционально увеличению скорости ветра с высотой. Вал состоит из звеньев с фланцами на концах и опирается через подшипники на рамы. Фланцы жестко соединены между собой и основаниями секций. Рамы установлены на опорах. Вал соединен через системы передачи вращения с электрогенераторами и имеет систему торможения. Изобретение позволяет повысить мощность ветроэнергетического комплекса и свести уровень шума при работе к минимуму. 3 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к конструкциям ветроприемных устройств с осью вращения ротора, перпендикулярной к направлению ветра. Установка содержит ветроприемное устройство, выполненное в виде ветроколеса, установленного с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, и имеет лопасти, расположенные на ободе ветроколеса и установленные на валах, находящихся на оси симметрии лопастей. Вал каждой лопасти соединен с валом собственного привода, осуществляющего разворот лопасти. Ветроколесо выполнено в виде косого сечения цилиндра с максимальной высотой продольного диаметрального сечения не менее удвоенной высоты лопастей. Изобретение направлено на повышение удельной мощности ветроустановки при номинальной скорости ветра. 4 ил.

Изобретение относится к энергетическим установкам, а более конкретно к вихревым энергетическим установкам газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций магистральных газопроводов. Сущность изобретения: вихревая энергетическая установка газоперекачивающего агрегата (ГПА) компрессорной станции содержит корпус гиперболической формы (6), установленный над выхлопной трубой (1) газоперекачивающего агрегата, в центре корпуса по его оси размещены электрогенератор (8), направляющий аппарат газовоздушного потока (9) и одноступенчатая турбина (10). Верхняя часть корпуса соединена через подшипниковую опору с вытяжным устройством - трубой Вентури (12) с направляющим аппаратом (13), устанавливаемой по направлению ветра, в нижней части корпуса размещен входной направляющий аппарат воздушного потока, стенки его тангенциальных каналов образованы криволинейными панелями, состоящими из трубок газоохладителя (4), соединенных металлическими полосами, верхние концы трубок газоохладителя связаны с трубопроводом горячего газа ((7) сжатого в нагнетателе ГПА, а их нижние концы соединены со сборным трубопроводом охлажденного газа (2). Изобретение направлено на увеличение электрической мощности установки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики и может быть использовано для преобразования кинетической энергии воздушного потока в механическую и электрическую энергию. Ветровая электростанция на постоянном воздушном потоке включает множество ветроэнергетических установок, содержащих ветровые колеса с электрогенератором, нагревательный элемент и аэродинамическую трубу. Ветровые колеса с электрогенератором расположены в подземных туннелях, соединенных с башней, в которой расположены газовые горелки, создающие постоянный воздушный поток. По центру башни расположена перфорированная тонкостенная керамическая труба и водопровод с соплами внутри нее, газовые горелки нагревают керамическую трубу, а ее диффузное инфракрасное излучение активно поглощается парами воды, которые вместе с отработанными нагретыми газами перемещаются вверх и быстрее нагревают воздух в аэродинамической трубе, что создает требуемый для возникновения тяги градиент температуры с внешней средой, в дальнейшем поток усиливается за счет перепада атмосферного давления на концах аэродинамической трубы. Использование изобретения позволяет повысить эффективность работы нагревательного элемента, которая, в свою очередь, приведет к повышению эффективности ветровой электростанции. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано в электромашиностроении. Вертикально-осевая ветроустановка содержит ступицу, жестко зафиксированную в пространстве, располагаемую в центре вращения, в которой скомпонованы электрогенератор и ротор. Ротор содержит цилиндрический вал, от которого радиально в горизонтальной плоскости отходят закрытые в аэродинамические обтекатели силовые траверсы, на концах которых закреплены вертикальные лопасти. Цилиндрический вал с возможностью вращения пропущен через направляющую втулку, жестко закрепленную на торце вертикальной мачты. Электрогенератор содержит корпус, в полости которого размещен шихтованный сердечник статора, скрепленный со ступицей, снабженный пазами, в которых размещены катушки обмотки. В цилиндрической полости статора с возможностью вращения размещен ротор электрогенератора. Ротор включает в себя индуктор, выполненный с возможностью образования магнитной схемы Хальбаха или с радиальным или тангенциальным намагничиванием. Корпус электрогенератора, снабжен первым и вторым щитами, выполненными с возможностью жесткого скрепления с соответствующими торцевыми кромками корпуса электрогенератора. Использование данного изобретения приводит к повышению ресурса и надежности работы ветроустановки и ее электрогенератора за счет существенного уменьшения трения в подшипниках, повышения КПД генератора, уменьшения массы вращающихся деталей, увеличения окружной скорости индуктора электрогенератора. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам и способам производства электроэнергии. Основным элементом ветроэнергетической установки является аэродинамическая поверхность в форме крыла, в теле которого выполнен канал, соединяющий противоположные поверхности крыла. Засасываемый в этот канал воздух приводит во вращение турбину и связанный с ней электрогенератор. Установка может быть стационарной или мобильной. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и электротехники и, в частности, к электромашиностроению. Вертикально-осевая ветроустановка содержит ступицу, в которой скомпонован электрогенератор и ротор, включающий ряд вращающихся вокруг вертикальной оси вертикальных лопастей. На ступице установлен статор, внешней поверхности которого придана цилиндрическая форма, при этом он охвачен цилиндрической полостью ротора. Пазы статора, в которых уложены катушки обмотки, размещены с внешней стороны статора и открыты к обращенной к ним поверхности цилиндрической полости ротора. Внутренняя поверхность полости ротора, обращенная к статору, снабжена кольцевым выступом с пазом, в котором смонтирован индуктор, содержащий планки, ориентированные вдоль продольной оси ротора, выполненные из постоянных магнитов, с образованием составного магнитного кольца. При этом планки намагничены так, что между радиально намагниченными магнитами размещены тангенциально намагниченные, с возможностью образования магнитной схемы Хальбаха. Подшипниковый узел электромашины содержит магнитные радиальные подшипники, размещенные в зазорах между кромками торцевых щитов электрогенератора и обращенных к ним поверхностях ротора, а также содержит магнитные упорные подшипники, размещенные в зазорах между поверхностями торцевых щитов электрогенератора и обращенных к ним поверхностях выступа ротора. Использование изобретения приводит к повышению ресурса ветроустановки и ее электрогенератора, уменьшению трения в подшипниках, увеличению окружной скорости индуктора электрогенератора, самораскрутке ротора при низких скоростях ветра. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэлектрогенераторах с вертикальной осью вращения. Вертикальный ротор содержит вертикальный вал, активные лопасти, соединенные гибкими связями с валом. Места крепления лопастей соединяются между собой дополнительными гибкими связями. Преимуществом данного ротора является его простота, надежность и технологичность, которые обусловлены доступностью основных компонентов. 2 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для получения механической и электрической энергии. Ветродвигатель с вертикальной осью вращения содержит ветровую турбину. Ветровая турбина состоит, по меньшей мере, из одной секции. В секции установлены лопасти S-образной формы. Секция снабжена каркасом в виде многоугольной призмы с поворотными ветронаправляющими экранами. Ветронаправляющие экраны установлены на каждой стороне многоугольной призмы с возможностью обеспечения плавного перетекания воздуха с них на лопасти S-образной формы ветровой турбины. Ветродвигатель выполнен в виде башни. Ветронаправляющие экраны выполнены поворотными с углом поворота от 0 до 90° с возможностью выполнения функции жалюзи и прикрытия каждой стороны каркаса. По углам ветронаправляющие экраны снабжены замками. В нижней части башни установлены машинный зал и операторское помещение. Технический результат заключается в повышении прочности конструкции, увеличении мощности ветродвигателя и снижении шума. 3 ил.
Наверх