Контрроторный поливиндротор



Контрроторный поливиндротор
Контрроторный поливиндротор

 


Владельцы патента RU 2572150:

Губанов Александр Владимирович (RU)

Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам. Контрроторный поливиндротор включает в себя несущую мачту и поворотный узел, на котором закреплен опорный каркас с ветроколесами вертикально-осевого вращения, размещенными в двух ярусах и выставленными клином на ветер. Между ярусами каркаса имеется разрыв, содержащий контрроторные генераторы, ветроколеса разных ярусов, будучи соосными, имеют встречные вращения. Валы ветроколес с меньшей площадью ометания, относящиеся к нижнему ярусу, соединены с роторами, а валы ветроколес с большей площадью ометания, встроенные в верхний ярус, - с контрроторами тех же генераторов, эти последние валы ветроколес, что более остальных удалены в подветренную сторону от несущей мачты, выступают вверх за пределы опорного каркаса, где на их концы дополнительно надеты ортогональные лопасти крыловидного профиля. Изобретение направлено на достижение больших электрических мощностей при надежной ориентации установки на ветер. 2 ил.

 

Устройство предназначено для преобразования энергии материковых ветров в электроэнергию средней мощности.

Относится к ветрогенераторам вертикально-осевого вращения с турбинами (ветроколесами), имеющими ортогональные лопасти крыловидного профиля.

Из развития техники известны ВЭУ с контрроторными генераторами горизонтально-осевого вращения (патенты SU №4213057, 1333821, 1787205, 1402706 и др.), состоящие из двух пропеллерно-лопастных турбин, от одной из которых под напором ветра вращение передается на ротор, а с другой турбины - на контрротор общего генератора. Типовым недостатком устройств являются аэродинамические помехи, взаимно налагаемые работающими турбинами. Чаще всего одна из турбин работает в потоке уже отработанного ветра, что создает нестабильный режим работы и не дает ожидаемой прибавки генераторной мощности. Для преодоления указанного несовершенства контрроторных конструкций применяются системы (патенты RU №2372519, 2420671), где вращения на ротор и контрротор через механические связи передаются с одной единственной турбины горизонтально-осевого типа на генератор, устанавливаемый вертикально. Такие устройства отличаются сложностью и дороговизной. Существенно, что все упомянутые ВЭУ обладают плохой ориентацией на ветер, которая ведет при их эксплуатации в атмосферных потоках переменчивой направленности, что является особенностью континентального климата, к значительным потерям среднегодовой мощности.

Вместе с тем существует модельный ряд поливиндроторов с ветроколесами вертикально-осевого вращения из ортогональных лопастей крыловидного профиля (патенты RU №2482328, 2504686, 2529990), которые не требуют ориентации на ветер и тем самым более приспособлены и эффективны в условиях и ограничениях аэродинамической нестабильности материковых ветров. Ожидаемая мощность данных устройств в средне-скоростной среде зависит от комплектации и составляет 20-120 кВт (http://journal-eco.ru, 2014, №2, с. 40-48), что является приемлемым в малой энергетике при жилищно-коммунальном и сельскохозяйственном применении, но недостаточна для промышленных целей.

Сущность изобретения состоит в том, что в поливиндроторных устройствах используются генераторы с встречным вращением роторов и индукционных обмоток (контрроторов), установленные в разрыве между ярусами опорного каркаса ветросилового блока, что помещается на вершине несущей мачты ВЭУ, встречные вращения на указанные элементы генераторов поступают с вертикальных валов ветроколес, причем на роторы задействованы ветроколеса нижнего яруса, а на массивные контрроторы - верхнего яруса устройства, имеющие большую площадь ометания и соответствующий ей больший энергетический съем от ветра. Ориентация силового блока на ветер обеспечивается тем, что ветроколеса устройства выставлены клином на ветер, схемой вращения ветроколес верхнего яруса, усиливается дополнительными ортогональными лопастями, расположенными в предельно возможном подветренном положении.

Целью настоящего изобретения является получение большей мощности от материковых ветров нестабильной направленности на основе применения известных поливиндроторов.

Поставленная цель обеспечивается тем, что опорный каркас на вершине устройства имеет два яруса с вертикально-соосными и встречно вращающимися ветроколесами, выставленными клином на ветер, на валах которых установлены ортогональные лопасти крыловидного профиля, а в междуярусном разрыве располагаются контрроторные генераторы. Валы ветроколес нижнего яруса соединены с генераторными роторами, соосные им валы ветроколес противоположного вращения подключены от верхнего яруса к контрроторам тех же генераторов. Массивные электромагнитные элементы генераторов, а именно контрроторы, вращаются от ветроколес, работающих в более высоком и скоростном ветровом коридоре верхнего яруса устройства, этой же задаче подчинена их большая площадь ометания, чем у ветроколес нижнего яруса. Ориентация ветросилового блока в целом на ветер обеспечивается известным клиновым строем ветроколес, направленностью вращения ветроколес верхнего яруса, при которой лопасти в крайнем подветренном положении поворачиваются в сторону несущей мачты устройства. Неблагоприятное влияние противоположного вращения ветроколес нижнего яруса на ориентацию возмещается наличием дополнительных ортогональных лопастей, под установку которых максимально подветренные валы другого яруса своими концами выступают верх за пределы клиновидного опорного каркаса.

На фиг. 1 показан общий вид контрроторного поливиндротора; на фиг. 2 - то же устройство, вид сверху.

Контрроторный поливиндротор состоит из несущей мачты 1, поворотного узла 2, опорного каркаса 3, ветроколес 4 нижнего яруса на вертикальных валах 5, ветроколес 6 верхнего яруса на соответствующих валах 7 и 8, генераторов в составе роторов 9 и контрроторов 10, дополнительных ортогональных лопастей 11.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Под напором воздушного потока ветросиловой блок разворачивается благодаря поворотному узла 2 на ветер, одновременно начинают вращение все составляющие его ветроколеса: 6 верхнего яруса в направлениях оптимальных для надежной ориентации на атмосферный фронт и 4 нижнего яруса - в противоположных направлениях. Вращение и энергия ветра передаются с ветроколес 4, 6 на роторы 9 и контрроторы 10 соответственно, их скорости вращения складываются, генераторы вырабатывают большую мощность, чем обладают упомянутые поливиндроторные прототипы.

Большая площадь, ометаемая ветроколесами 6, достигается их повышенными габаритами над ветроколесами 4: высотой (фиг. 1) и/или диаметром, служит, как и размещение в верхнем ярусе устройства, то есть там, где скорости ветра сильнее, для съема большей энергии и ее передачи на контрроторы 10, существенно превышающие по массе роторы 9.

Направленность вращения ветроколес 6 верхнего яруса, когда их лопасти в максимально подветренной позиции направлены на несущую мачту 1, является оптимальной для ориентации всего ветросилового блока на ветер. Противоположное вращение ветроколес 4 нижнего яруса не благоприятствует условию обязательной ориентации, что ослабляется их низовым в менее скоростных ветрах положением и наличием на концах выступающих вверх за пределы опорного каркаса 3 самых подветренных валов 8 дополнительных ортогональных лопастей 11. Напор ветра на данные аэродинамические элементы, самые большие из возможных плечи их смещения от несущей мачты 1, создают крутящие моменты, усиливающие и стабилизирующие ориентацию ветросилового блока на ветер.

Предполагаемая мощность контрроторного поливиндротора в средне-скоростных от 9 м/с потоках материковых ветров переменчивой направленности превысит показатели прототипов в 1,5-2 раза и составит порядка 200-250 кВт.

Контрроторный поливиндротор, включающий в себя несущую мачту и поворотный узел, на котором закреплен опорный каркас с ветроколесами вертикально-осевого вращения, размещенными в двух ярусах и выставленными клином на ветер, отличающийся тем, что между ярусами каркаса имеется разрыв, содержащий контрроторные генераторы, ветроколеса разных ярусов, будучи соосными, имеют встречные вращения, при этом валы ветроколес с меньшей площадью ометания, относящиеся к нижнему ярусу, соединены с роторами, а валы ветроколес с большей площадью ометания, встроенные в верхний ярус, - с контрроторами тех же генераторов, эти последние валы ветроколес, что более остальных удалены в подветренную сторону от несущей мачты, выступают вверх за пределы опорного каркаса, где на их концы дополнительно надеты ортогональные лопасти крыловидного профиля.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электрическую энергию. Статор сегментного генератора содержит электромеханические модули и крепежные элементы.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрогенераторам сегментного типа. Технический результат заключается в повышении технологичности изготовления ротора.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к статорам электрогенератора, входящего в состав ветроагрегата. Cтатор электрогенератора содержит магнитопроводы, перемычки, установленные между ними, рабочие и возбуждающие катушки и крепежные элементы.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрогенераторам сегментного типа. Технический результат заключается в повышении технологичности изготовления ротора.

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано при выработке электроэнергии, а также для обеспечения защиты береговой линии от волнового разрушения.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в уменьшении габаритов, количества компонентов и повышении скорости вращения.

Изобретение относится к опреснительным установкам и возобновляемым источникам энергии. Солнечно-ветровая опреснительная установка содержит трубопроводы для подвода опресняемой воды 35, патрубок с краном для слива рассола, циркуляционный насос 26, теплоэлектронагреватель (ТЭН) 30, круговой конусообразный солнечный коллектор 42, внешний полусферический купол 1, фотоэлектрические модули (ФЭМ) 2, внутренний полусферический купол 3, конфузор-диффузор 4, ветроэлектрическую установку 5, внешний вращающийся ротор 9, внутренний неподвижный ротор 6, полость 11, расположенную между внешним полусферическим куполом 1 и внутренним полусферическим куполом 3, круговой лоток 12, датчик температуры (ДТ) 13, датчик давления (разрежения) (ДЦ) 10, вакуумный насос 16, электроклапан 15, коллектор теплонагревателя 31, параболический круговой отражатель солнечной радиации 17, бак 19 теплообменника 18, предназначенного для опресненной воды, окна для забора воздуха 43, круговой завихритель 48, цилиндрический испарительный бассейн 27, решетку 34 коллектора теплонагревателя 31, сферическое дно 32, инвертор 36, электронный пульт управления (ЭПУ) 37, контроллер заряда-разряда (КРЗ) 38, теплоизоляцию, круглый лоток 29 для сбора рассола.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для выработки электрической и тепловой энергии при совместном использовании традиционного ископаемого топлива и возобновляемой энергии ветра.

Изобретение солнечно-ветряная электростанция высотного базирования относится к возобновляемым источникам энергии, в частности к энергиям солнца и ветра. Электростанция содержит: два подъемных крыла, расположенных друг над другом и имеющих аэродинамический профиль ЭСПЕРО, герметичную оболочку по форме подъемных крыльев, заполненную инертным газом, объемную алюминиевую арматуру по форме подъемного крыла; силовые алюминиевые стержни, соединяющие в единую жесткую конструкцию два подъемных крыла и усеченный с двух сторон шар, объемную алюминиевую арматуру по форме усеченного с двух сторон шара, герметичную оболочку усеченного с двух сторон шара; конфузор-диффузор, встроенный в среднюю часть внутренней полости усеченного с двух сторон шара, два лопастных ветродвигателя, расположенных внутри полого цилиндра в средней части внутренней полости усеченного с двух сторон шара; неподвижный вал лопастных ветродвигателей, обода лопастей ветродвигателей.

Изобретение относится к ветроэлектрической установке, содержащей синхронный генератор, а также к медленно вращающемуся синхронному генератору. Технический результат заключается в улучшении охлаждения генератора.

Настоящее изобретение относится к ветросиловому ротору, ветросиловой установке, применению ветросилового ротора в ветросиловой установке, а также к способу преобразования энергии ветра в приводную энергию для выработки электрического тока.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветродвигателям с вертикальной осью вращения. Вертикальный ветродвигатель содержит вертикальный вал с радиальными перекладинами и чашечными лопастями.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и электротехники. Вертикально-осевая ветроустановка содержит ротор, включающий ряд вращающихся вокруг вертикальной оси вертикальных лопастей и ступицу, располагаемую в центре вращения, в которой скомпонован электрогенератор.

Изобретение относится к ветроэнергетике повышенной мощности. Устройство содержит лопасти на махах, установленных в головках, закрепленных на вертикальных валах.

Заявленное изобретение относится к области ветро- и гидроэнергетики и может быть использовано для генерирования электроэнергии. Приливный и ветроэлектрический генератор содержит установочную раму (10), вертикальный вращающийся вал (20), установочные планки лопастей (30) и (30′), опорные кольца (40) и (40′), вертикальные опорные стержни (50); лопасти (60) и (60′), вертикальные опорные рамы (70), горизонтальные рамы (80), установочный элемент (20′), тросовую опору (50′), средство (90) регулирования степени развертывания лопастей, средство (100) повышения кпд генератора и генераторное средство (200), которое связано с нижним концом вертикального вращающегося вала.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции ветродвигателя и повышение его надежности.

Изобретение относится к ветровому генератору электрического тока. Ветровой генератор электрического тока содержит неподвижную вертикальную ось, внутренние лопасти и внешние лопасти.

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при сооружении ветровых электростанций. Ветровой энергетический агрегат содержит ортогональную турбину с полыми лопастями гидродинамического профиля и электрогенератор.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ветроэлектрогенераторах с вертикальной осью вращения. Изобретение направлено на повышение эффективности за счет упрощения конструкции.

Изобретение относится к электроэнергетике, а именно к ветряным электростанциям и ветряным турбинам. Турбина для ветродвигателя содержит верхние и нижние лопатки.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрическим станциям. Ветроэлектрическая станция содержит поворотное в горизонтальной плоскости основание с двумя вертикальными роторами, обтекатель и стабилизатор.
Наверх