Ветроэнергетическая установка



Ветроэнергетическая установка
Ветроэнергетическая установка
Ветроэнергетическая установка

 


Владельцы патента RU 2539244:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт связи и автоматизации" (ООО "НИИСА") (RU)

Ветроэнергетическая установка относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам с вертикальной осью вращения ротора, используемым для получения механической и электрической энергии. Технический результат заключается в повышении эффективности использования энергии ветра, а именно в использовании энергии всего ветрового потока, поступающего на лопатки турбины из направляющего аппарата, для создания механической энергии. Достигается технический результат тем, что направляющий аппарат выполнен сложной формы, наружная и внутренняя оболочки направляющего аппарата представляют собой круговые седлообразные поверхности вращения вокруг оси вращения ротора, выходные кромки лопаток ориентированы перпендикулярно оси вращения, лопатки направляющего аппарата закручены от входной кромки, ориентированной по оси вращения ротора, как в осевом, так и окружном, относительно оси вращения ротора, направлениях, причем проходное сечение межлопаточных каналов уменьшается в направлении выхода - входа в турбину, выполненную осевой. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам с вертикальной осью вращения ротора, используемым для получения механической и электрической энергии.

Известны различные технические решения в рассматриваемой области.

Так, известен ветродвигатель (патент РФ на изобретение №2168059, МПК F03D 3/04, опубл. 27.05.2001), содержащий ротор турбины с лопастями и направляющий аппарат, образованный из неподвижных осесимметричных направляющих створок, закрепленных верхней и нижней крышками. Входная и выходная кромки направляющих створок ориентированы по оси вращения ротора турбины. Турбина образована рядом радиальных профилированных осесимметричных лопастей и расположена внутри направляющего аппарата. Кромки лопаток турбины сориентированы так, чтобы обеспечить плавное перетекание воздуха с направляющих створок на лопатки турбины.

Основным недостатком известного изобретения является неполное использование энергии ветрового потока, из-за отсутствия отхода энергии потока, идущего вверх, вдоль оси модуля.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к предлагаемому изобретению является роторная электростанция (патент РФ на изобретение №2215898, МПК F03D 3/04, опубл. 10.11.2003), которая выбрана в качестве прототипа. Роторная электростанция содержит электрогенератор, установленный на валу, ротор радиальной турбины с лопастями, вал которого связан с валом электрогенератора, и направляющий аппарат, включающий оболочки, между которыми расположены лопатки с прямолинейными входной и выходной кромками. Ротор радиальной турбины расположен внутри направляющего аппарата. Обе кромки лопаток направляющего аппарата ориентированы по оси вращения ротора турбины. Ветроэнергетическая установка выполнена, по меньшей мере, из одного модуля. При этом, вал модуля механически связан с валом электрогенератора.

Обеспечиваемая известным устройством схема движения ветрового потока внутри устройства повышает эффективность использования энергии ветра, однако, не в полной мере. К недостаткам устройства относится то, что полностью работает только часть лопаток турбины, расположенных внизу установки, так как с увеличением ее высоты, все большая часть воздуха, отходящего вверх по межлопаточным каналам турбины, не участвует в создании механической энергии, и препятствует в создании этой энергии воздуху, поступающему на лопатки турбины из направляющего аппарата. Особенно, потери энергии могут возрастать при количестве модулей больше одного.

Задачей, на решение которой направлено создание предлагаемого изобретения, является создание ветроэнергетической установки с улучшенными характеристиками, а именно с повышенной эффективностью использования энергии ветра.

Технический результат заключается в повышении эффективности использования энергии ветра, а именно в использовании энергии всего ветрового потока, поступающего на лопатки турбины из направляющего аппарата, для создания механической энергии.

Достигается технический результат за счет того, что в ветроэнергетической установке, содержащей электрогенератор, установленный на валу, ротор турбины с лопастями, вал которого связан с валом электрогенератора, и направляющий аппарат, включающий наружную и внутреннюю оболочки, между которыми расположены лопатки, с прямолинейными входной кромкой, ориентированной по оси вращения ротора турбины, и выходной кромкой, согласно изобретению направляющий аппарат выполнен сложной формы, наружная и внутренняя оболочки направляющего аппарата представляют собой круговые седлообразные поверхности вращения вокруг оси вращения ротора. Выходные кромки лопаток ориентированы перпендикулярно оси вращения, лопатки направляющего аппарата закручены от входной кромки, ориентированной по оси вращения ротора, как в осевом, так и окружном, относительно оси вращения ротора, направлениях. Причем, проходное сечение межлопаточных каналов уменьшается в направлении выхода - входа в турбину, выполненную осевой.

Дополнительным отличием предлагаемого изобретения является то, что электрогенератор расположен в полости, образованной внутренней оболочкой направляющего аппарата, или за ротором турбины.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, на которой изображен общий вид установки, где:

1 - электрогенератор;

2 - вал электрогенератора 1;

3 - ротор турбины;

4 - лопасти;

5 - вал ротора 3;

6 - наружная оболочка направляющего аппарата;

7 - внутренняя оболочка направляющего аппарата;

8 - ось вращения;

9 - лопатки направляющего аппарата;

10 - входная кромка;

11 - выходная кромка;

12 - корпус ротора 3 турбины;

13 - входное отверстие корпуса 12;

14 - выход направляющего аппарата;

15 - первая стенка отверстия;

16 - вторая стенка отверстия;

17 - полость;

фиг.2, на которой изображен разрез установки по А-А;

фиг.3, на которой представлено изометрическое изображение лопаток 9 направляющего аппарата, где 18 - межлопаточные каналы.

Ветроэнергетическая установка содержит электрогенератор 1, установленный на валу 2, ротор 3 турбины с лопастями 4, вал 5 которого связан с валом 2 электрогенератора 1. Установка также содержит круговой направляющий аппарат сложной формы, имеющий наружную 6 и внутреннюю 7 оболочки, образующие которых представляют собой круговые седлообразные поверхности вращения вокруг оси вращения ротора 8. Между оболочками 6 и 7 расположены лопатки 9 направляющего аппарата. Входная 10 и выходная кромки 11 лопаток 9 выполнены прямолинейными, причем входная кромка 10 ориентирована по оси 8, а выходная кромка 11 - перпендикулярно оси 8. Лопатки 9 (фиг.2 и 3) закручены как в направлении вращения ротора 3 турбины, так и в направлении оси вращения 8 турбины, причем проходное сечение межлопаточных каналов 18 уменьшается в направлении выходной кромки 11. Лопатки 9 изменяют направление одновременно как от радиального к осевому, так и от радиального к окружному. Ротор 3 турбины установлен в корпусе 12, имеющем входное отверстие 13, сообщенное с выходом 14 направляющего аппарата, а стенки 15, 16 входного отверстия 13 корпуса 12 являются продолжением оболочек 6 и 7 направляющего аппарата.

Электрогенератор 1 может быть расположен за ротором 3 турбины или в полости 17, образованной внутренней оболочкой 7 направляющего аппарата.

Работа ветроэнергетической установки не зависит от направления ветра и не требует ориентации на ветер. Осуществляется работа установки следующим образом.

Поток ветра поступает в межлопаточные каналы 18 направляющего аппарата. Разогнавшийся в направляющих межлопаточных каналов 18 и изменивший направление поток под требуемым углом находит на всю поверхность рабочих лопастей 4 турбины и отдает им свою энергию. В результате, вся кинетическая энергия воздушного потока преобразуется в механическую энергию вращения, и, в дальнейшем, в электрогенераторе 1 - в электрическую энергию.

Таким образом, в предлагаемой установке, в отличие от известных аналогов, полностью работает вся поверхность лопастей 4 турбины. Максимальное использование энергии ветрового потока позволит повысить КПД преобразования энергии ветра в механическую энергию.

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая электрогенератор, установленный на валу, ротор турбины с лопастями, вал которого связан с валом электрогенератора, и направляющий аппарат, включающий наружную и внутреннюю оболочки, между которыми расположены лопатки, с прямолинейными входной кромкой, ориентированной по оси вращения ротора турбины, и выходной кромкой, отличающаяся тем, что направляющий аппарат выполнен сложной формы, наружная и внутренняя оболочки направляющего аппарата представляют собой круговые седлообразные поверхности вращения вокруг оси вращения ротора, выходные кромки лопаток ориентированы перпендикулярно оси вращения, лопатки направляющего аппарата закручены от входной кромки, ориентированной по оси вращения ротора, как в осевом, так и окружном, относительно оси вращения ротора, направлениях, причем проходное сечение межлопаточных каналов уменьшается в направлении выхода - входа в турбину, выполненную осевой.

2. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что электрогенератор расположен в полости, образованной внутренней оболочкой направляющего аппарата.

3. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что электрогенератор расположен за ротором турбины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для получения воды путем конденсации ее паров из атмосферного воздуха при сохранении функции установки как электростанции в полной мере.

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при создании ветроэлектрических станциях высокой мощности. Ветроэлектростанция, включающая модуль, содержит смонтированную в подшипниковых опорах, верхней и нижней, вертикальную ось с лопастями, платформу, смонтированную на опорах, на платформе закреплена нижняя подшипниковая опора вертикальной оси, установлен прикрывающий часть лопастей от воздействия ветра дуговой экран с по меньшей мере одним опорным колесом, сообщенным трансмиссией с двигателем, осесимметричную поверхность, взаимодействующую с колесом.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Способ регулирования угловой скорости вращения ветротурбины с вертикальной осью, в котором лопасти ветротурбины при изменении скорости ветра радиально перемещают, меняя расстояние между лопастью и осью вращения ветротурбины, а при ураганах принудительно приближают лопасти к оси вращения ветротурбины.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветровая электростанция на постоянном воздушном потоке включает множество ветроэнергетических установок и аэродинамическую трубу.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Способ регулирования величины вращающего момента, угловой скорости вращения вертикально-осевой ветротурбины, в котором лопасти ветротурбины при изменении скорости ветра радиально перемещают, меняя расстояние между лопастью и осью вращения ветротурбины.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветродвигатель карусельного типа с вертикальной осью вращения содержит вертикальный вал.

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветродвигателям, предназначенным для преобразования энергии ветра в механическую энергию, а также для выработки электроэнергии.

Изобретение относится к ветряным двигателям. .

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 ветросиловой турбине. Горизонтальная ветросиловая турбина содержит раму и средство направления потока воздуха. На раме горизонтально установлен ротор с возможностью вращения на валу ротора. Ротор имеет три или более элементов радиальных лопаток, закрепленных на валу ротора при помощи средства крепления. Элементы радиальных лопаток расположены на равных расстояниях друг от друга. Каждый элемент радиальных лопаток содержит опорные кронштейны и ветровую лопасть, закрепленную на внешнем концевом участке опорных кронштейнов. Ветровая лопасть имеет такую форму, чтобы захватывать поток воздуха, направленный на нее, что вызывает перемещение лопасти и возникновение вращающей силы на валу ротора. В результате чего ротор вращается относительно своей продольной оси. Элементы радиальных лопаток жестко соединены между собой на своих внешних концевых участках при помощи растяжек с регулировкой натяжения. Средство направления потока воздуха предназначено для ускорения и направления потока воздуха в рабочий воздушный канал, чтобы воздействовать на ветровые лопасти, расположенные в рабочем воздушном канале. В результате чего ветровые лопасти смещаются под действием аэродинамического сопротивления. Изобретение направлено на уменьшение веса ветросиловой турбины и обеспечение способности работать при низких скоростях ветра. 14 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к устройствам, преобразующим кинетическую энергию ветрового потока в механическую энергию, и может быть использовано для получения электрической энергии, потенциальной энергии сжатого воздуха, потенциальной энергии жидкости. Устройство содержит раструб и расположенный в нем ротор. Ротор выполнен в виде вала с закрепленными на нем лопастями с частичным выступом их из нижней части раструба. Техническим результатом является упрощение конструкции и технологии эксплуатации. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано как ветро(гидро)генератор, не имеющий лопастей. Изобретение основано на новом принципе построения энергетической установки на базе аэродинамического элемента (1) в виде крыла. Аэродинамический элемент (1) имеет симметричный профиль с эжекционными щелями (2) на его выпуклых поверхностях. Внутри аэродинамического элемента (1) сформирован канал с входом (3) на его торцевой поверхности, соединенный с эжекционными щелями (2). Канал выполнен с возможностью подачи проходящего по нему потока воздуха на турбину, соединенную с одним или несколькими электрогенераторами. Техническим результатом изобретения является уменьшение отрицательного влияния на окружающую среду со стороны энергетической установки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к турбинам на текучей среде и, в частности, к турбинам на текучей среде, имеющим вертикальную ось. Турбина (100) представляет собой имеющую вертикальную ось ветровую турбину, предназначенную для получения электроэнергии из энергии ветра. Система (100) имеет лопаточный узел (140). Узел (140) имеет лопатки (142, 144, 146, 148), выполненные с возможностью вращения вокруг оси (Y). Система (100) имеет концентратор (120), выполненный с возможностью размещения с наветренной стороны и перед возвратной стороной узла (140). Концентратор (120) может образовывать выпуклую поверхность, обращенную к ветру. Система (100) имеет регулируемый концентратор (110), выполненный с возможностью позиционирования с наветренной стороны по отношению к толкательной стороне узла (140). Концентратор (110) выполнен с возможностью перевода между первой позицией и второй позицией, причем концентратор (110) способен отклонять больше ветра к турбине (100) в первой позиции, чем во второй позиции. Изобретение направлено на увеличение КПД. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к ветродвигателям, а именно к ветродвигателям роторного типа с вертикальным валом вращения. Роторный ветродвигатель с кольцевым концентратором воздушного потока, содержащий опорную ферму, состоящую как минимум, из трех опор, к которым прикреплены соответственно верхняя и нижняя опорные площадки с отверстиями в центре. К опорным площадкам соосно с отверстиями прикреплены корпуса верхнего и нижнего подшипников. Вокруг опорной фермы установлены радиально вертикальные направители воздушного потока. Вокруг верхней и нижней опорных площадок установлены конусные направители воздушного потока. Вертикальные направители и конусные направители воздушного потока жестко скреплены с опорной фермой и между собой, образуя кольцевой концентратор воздушного потока. Опорная ферма внутри разделена дополнительными площадками с отверстиями в центре и установленными на них подшипниковыми корпусами с подшипниками на секции, количество которых равно количеству установленных в опорной ферме роторов, каждый из которых имеет свой вал. На одном конце вала имеется посадочное место под подшипник и хвостовик. На другом конце вала имеется только хвостовик. Роторы по секциям концами валов, имеющих посадочное место и хвостовик, установлены в подшипники, находящиеся в подшипниковых корпусах, установленных на опорных площадках. Концы валов роторов, расположенных в смежных секциях фермы, имеющимися хвостовиками, расположенными друг напротив друга, соединены между собой шарнирной связью. Хвостовик на конце вала ротора, установленного в верхней секции, соединен шарнирной связью с хвостовиком валика, который посадочным местом закреплен в верхнем подшипнике, находящемся на верхней опорной площадке в подшипниковом корпусе. Хвостовик, находящийся на конце вала ротора, установленного в нижней секции фермы, соединен шарнирной связью с валом потребителя механической энергии. Изобретение направлено на увеличение мощности и повышение работоспособности роторного ветродвигателя и, как следствие, на увеличение срока службы без поломок. 3 ил.

Изобретение относится к области вихревых энергетических установок. Вихревая газо-ветроэнергетическая установка содержит корпус гиперболической формы, вытяжное устройство, одноступенчатую осевую турбину, электрогенератор, входной направляющий аппарат с воздушными каналами, осесимметричный канал в основании входного направляющего аппарата. Воздушные каналы разделены вертикальными перегородками и выполнены в виде гиперболоидов вращения. Турбина соединена общим валом с ротором электрогенератора. Осесимметричный канал соединен с выхлопным газоходом газотурбинной установки и снабжен завихривающими направляющими. В верхней части корпуса расположен кожух обтекателя с размещенным в нем электрогенератором. В кольцевом газовоздушном зазоре между корпусом и кожухом обтекателя установлены лопатки осевого направляющего аппарата и одноступенчатая осевая турбина. Вытяжное устройство выполнено в виде трубы Вентури, установленной через подшипник на корпусе установки и снабженной направляющим устройством воздушного потока. Изобретение позволяет вырабатывать электроэнергию с использованием кинетической энергии потоков отходящих газов и набегающего ветрового потока. 2 ил.

Изобретение относится к способу генерации электроэнергии, использующему природную энергию, на основе накопления и хранения энергии и соответствующей системе генерации электроэнергии. Система сначала генерирует электроэнергию, используя природную энергию, такую как энергия ветра или солнечная энергия, и затем сжимает воздух или непосредственно сжимает воздух, а затем генерирует электроэнергию в электрическую энергосистему, используя сжатый воздух в качестве энергетического ресурса. Использующая объединенную энергию электростанция генерирует электроэнергию для приведения в действие устройства сжатия воздуха, а сжатый воздух затем используют в качестве аккумулирующей энергию среды и хранят сжатый воздух в устройстве для хранения воздуха. Затем сжатый воздух рассматривают как основной или вспомогательный источник энергии для другой электростанции, так что может быть реализована функция стабилизации регулирования пиковой нагрузки. Изобретение направлено на повышение производительности электростанции. 3 н. и 19 з.п. ф-лы,9 ил.
Наверх