Парно-виндроторный электрогенератор



Парно-виндроторный электрогенератор
Парно-виндроторный электрогенератор

 


Владельцы патента RU 2572151:

ГУБАНОВ АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ (RU)

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветрогенераторам вертикально-осевого вращения. Парно-виндроторный электрогенератор содержит несущую мачту, заканчивающуюся наверху поворотным узлом с закрепленным к нему каркасом ветросилового блока из опорных горизонтальных балок, внутри которого в двух ярусах расположены виндроторы, и плоский ориентирующий элемент. Виндроторы в каждом ярусе сгруппированы попарно таким образом, что пара виндроторов в верхнем ярусе вынесена от поворотного узла мачты на большее плечо и находится с подветренной стороны. Пара виндроторов в нижнем ярусе расположена с наветренной стороны к поворотному узлу, сюда же, но на подветренную часть яруса, перенесен ориентирующий элемент. Изобретение направлено на уменьшение массогабаритных характеристик и повышение прочности и жесткости, улучшение ориентации на ветер. 2 ил.

 

Изобретение предназначено для генерации энергии среднескоростных ветров переменчивой направленности на материковых территориях в электроэнергию малой мощности.

Устройство относится к ветрогенераторам вертикально-осевого вращения ортогональных турбин (ветроколес) с лопастями крыловидного профиля.

По настоящее время развитие мировой ветроэнергетики продолжает быть напрямую связано со строительством ВЭУ, оснащенных пропеллерно-лопастными турбинами горизонтально-осевого вращения. Доля генерации такими системами достигла, например, в Испании 20,9% от общего годового энергопотребления, чем обеспечивается 15,5 млн домохозяйств или 90% от их общего числа. Однако подобные достижения ветроэнергетики остаются уделом исключительно приморских стран, где при сильных и стабильно-направленных ветрах упомянутые турбины работают устойчиво с приемлемой эффективность. В континентальных странах доля ветроэнергетики практически не растет, что обусловлено резкими падениями мощности и аварийностью ветрогенераторов горизонтально-осевого вращения в условиях и ограничениях материкового климата, когда ветра являются не более чем средне-скоростными, а атмосферные потоки возбуждены, часто и резко меняют направление. В такой среде в качестве турбин более приемлемыми являются ветроколеса вертикально-осевого вращения с ортогональными лопастями крыловидного профиля (виндроторы).

Известно, что задача получения средних промышленно значимых мощностей в 20-120 кВт и более от виндроторов решается объединением их в обоймы (http://journal-eco.RU, 2014, №2, с. 40-48) при помощи соответствующих устройств (патенты RU №№2482328, 2504686, 2529990). Вместе с тем ветросиловые блоки таких поливиндроторов имеют большие массогабаритные характеристики, в которых нет необходимости при генерации малых мощностей порядка 1,5-3,0 кВт, когда достаточным на скоростях ветра от 8-9 м/с является площадь, ометаемая ветроколесами, в 9-18 м2. Конструкция поливиндроторов требует оптимизации при переходе на более малые мощности, в которых согласно официальной оценки НИИ энергетической стратегии имеют потребность по меньшей мере 20 млн человек населения в одной Российской Федерации (www.energystrategy.ru). Этот запрос на малую собственную и независимую генерацию из возобновляемых источников как в жилищно-коммунальных целях, так и для сельскохозяйственных нужд неуклонно нарастает в связи с прогрессирующим ростом цен на электроэнергию от сетевых источников. Но рынок энергетического оборудования статичен и не в силах предложить надежные малые ВЭУ, с большим ресурсом работы без существенных эксплуатационных проблем в условиях и ограничениях материкового климата.

Сущность изобретения состоит в том, что известные устройства с уверенно ориентирующимися на ветер обоймами из нескольких виндроторов, выставленных клином навстречу ветру, заменены линейной конструкций той же направленности. При этом каркас ветросилового блока из опорных горизонтальных балок, закрепленных к поворотному узлу на вершине несущей мачты, имеет два яруса, в каждом из которых виндроторы сгруппированы одинаково попарно и поперек движению ветра, но разно удалены от поворотного узла несущей мачты. В верхнем ярусе пара виндроторов сдвинута от упомянутого узла и находится относительно него с подветренной стороны, а в нижнем ярусе приближена к тому же узлу и обращена на ветер. Сюда же на подветренную сторону перенесен плоский ориентирующий элемент, размещенный в плоскости, совпадающей с осью симметрии несущей мачты.

Целью настоящего устройства является оптимизация поливиндроторных конструкций под ветрогенерацию малых мощностей, уменьшение массогабаритных характеристик каркасной части ветросилового блока, улучшение его прочности и жесткости, ориентации на ветер.

Поставленная цель достигается тем, что клиновидный ветросиловой блок, сращенный посредством опорных горизонтальных балок с поворотным узлом, которым на своем верху заканчивается несущая мачта установки, в предлагаемом устройстве переделан по линейной схеме, когда составляющие его виндроторы объединены в две идентичные пары, зеркально расположенные, но разно удаленные относительно поворотного узла несущей мачты и разнесенные по высоте с размещением каждой пары в своем ярусе. Подветренная пара виндроторов находится выше наветренного аналога и больше смещена от поворотного узла несущей мачты. В ярусе наветренной пары виндроторов с подветренной стороны от несущей мачты и в плоскости, совпадающей с ее вертикальной осью симметрии, находится плоский ориентирующий элемент, являющийся в то же время ребром жесткости, усиливающим прочность каркасной части ветросилового блока.

На фиг. 1 показан общий вид парно-виндроторного электрогенератора (стрелкой указано направление ветра); на фиг. 2 - вид сверху на то же устройство (генераторы условно не показаны, стрелками обозначены направления вращения ветроколес с ортогональными лопастями крыловидного профиля).

Парно-виндроторный электрогенератор (П-ВЭГ) включает в себя несущую мачту 1, заканчивающуюся наверху поворотным узлом 2, ветросиловой блок в составе каркаса из опорных горизонтальных балок 3, пары наветренных виндроторов 4 и идентичной пары подветренных виндроторов 5, оснащенных ветроколесами с ортогональными лопастями крыловидного профиля 6 и генераторами 7. На нижнем ярусе каркаса предусмотрен плоский ориентирующий элемент 8.

Устройство П-ВЭГ работает следующим образом. Под воздействием воздушного потока ветросиловой блок разворачивается парой виндроторов 4 навстречу ветру, что происходит благодаря большему крутящему моменту, воздействующему на пару виндротор 5, вынесенных от поворотного узла 2 на большее плечо, а также наличию и новому расположению плоского ориентирующего элемента 8. Одновременно ветроколеса 6 приходят в движение и передают вращение в генераторы 7, вырабатывающие электрический ток. Порядок вращения ветроколес, что показан стрелками на фиг. 2, повторяет принцип работы, имеющей место в указанных прототипах, что также способствует оптимальной ориентации устройства на ветер.

Предложенная схема размещения виндроторов в каркасе ветросилового блока позволяет улучшить массогабаритные характеристики устройства за счет уменьшения суммарной длины опорных горизонтальных балок. Представляется возможным существенно уменьшить консольность этих балок, чтоем наряду с наличием плоского ориентирующего элемента, одновременно исполняющего функции ребра жесткости, благоприятно сказывается на прочности всей конструкции. Место расположения упомянутого плоского элемента двойного назначения позволяет устройству без задержек реагировать на изменения в окружающей воздушной среде, когда в материковом климате происходят частые и резкие изменения направленности ветра.

Парно-виндроторный электрогенератор, включающий в себя несущую мачту, заканчивающуюся наверху поворотным узлом с закрепленным к нему каркасом ветросилового блока из опорных горизонтальных балок, внутри которого в двух ярусах расположены виндроторы, и имеющий плоский ориентирующий элемент, отличающийся тем, что виндроторы в каждом ярусе сгруппированы попарно таким образом, что пара виндроторов в верхнем ярусе вынесена от поворотного узла мачты на большее плечо и находится с подветренной стороны, а пара виндроторов в нижнем ярусе расположена с наветренной стороны к поворотному узлу, сюда же, но на подветренную часть яруса, перенесен упомянутый ориентирующий элемент.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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. Роторный ветродвигатель содержит вращающиеся основания с приемниками энергии, центральную стойку с поворотным основанием.

Изобретение относится к ветротехнике. Карусельный ветродвигатель содержит вертикальный вал, опорную плиту, верхние и нижние горизонтальные поворотные лопасти.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции ветродвигателя и повышение его надежности.
Изобретение относится к области гелио- и ветроэнергетики. Всесезонная гибридная энергетическая вертикальная установка содержит установленный с возможностью вращения вертикальный вал в виде цилиндрической трубы, охватывающей неподвижную полую ось.

Изобретение относится к энергетике. Ветроэнергетический комплекс включает, по крайней мере, два ветросиловых модуля, расположенных один над другим.

Статор // 2537791
Изобретение относится к электротехнике, ветроэнергетике, а именно к ветроэлектрогенераторам с вертикальной осью вращения. Технический результат состоит в повышении эффективности, которая обусловлена тем, что используются не только радиальные, но и торцевые зазоры.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэлектрогенераторным установкам. Ветродвигатель содержит направляющий элемент и два лопастных ротора с вертикальными валами и лопастями, размещенными с образованием между внутренними лопастями зоны перекрытия.

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 ветроэнергетики, в частности к ветродвигателям. Ветродвигатель содержит поворотное в горизонтальной плоскости основание с двумя вертикальными роторами, обтекатель и стабилизатор. Поворотное основание снабжено горизонтальной планкой, ориентированной параллельно потоку, установленной между вертикальными роторами. Планка снабжена первой передней по потоку вертикальной стойкой, установленной перед вертикальными роторами, и третьей вертикальной стойкой, установленной на заднем по потоку конце планки. Вторая стойка снабжена горизонтальными планками, установленными наверху и внизу стойки перпендикулярно потоку. Между второй и третьей вертикальными стойками установлено полотно стабилизатора. Полотно обтекателя натянуто между концами планок второй стойки и охватывает первую стойку. Изобретение направлено на упрощение конструкции ветродвигателя. 4 ил.

Изобретение относится к ветросиловому гибридному ротору, ветросиловой установке с ветросиловым гибридным ротором, применению ветросилового гибридного ротора в ветросиловой установке и к способу преобразования энергии ветра в приводную энергию для выполнения работы. Ветросиловой гибридный ротор (10)содержит ротор (12) с поперечным направлением потока, направляющее устройство (14) и использующий эффект Магнуса ротор (16). Ротор с поперечным направлением потока закреплен с возможностью вращения вокруг оси D (18) вращения и имеет множество (20) проходящих аксиально лопастей (22) ротора. Направляющее устройство имеет корпусной сегмент (24), который частично окружает ротор с поперечным направлением потока в направлении контура таким образом, что ротор с поперечным направлением потока является приводимым в движение набегающим ветром W (26). Использующий эффект Магнуса ротор размещен внутри ротора с поперечным направлением потока, при этом ось использующего эффект Магнуса ротора расположена в направлении оси вращения. Использующий эффект Магнуса ротор имеет замкнутую боковую поверхность (28) и посредством приводного устройства (30) приводится во вращательное движение вокруг оси вращения использующего эффект Магнуса ротора. Изобретение направлено на максимально эффективное использование энергии ветра. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 21 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэлектрическим станциям. Ветроэлектрическая станция содержит поворотное в горизонтальной плоскости основание с двумя вертикальными роторами, обтекатель и стабилизатор. Обтекатель выполнен в виде гибкого полотна. Передняя по потоку часть полотна натянута на дугообразные направляющие. Задняя часть полотна согнута по осевой линии. Передняя и задняя части полотна имеют относительный перегиб по линии, перпендикулярной осевой. Изобретение направлено на упрощение конструкции ветроэлектрической станции. 5 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Сдвоенная ортогональная циклоидная ветротурбина, содержащая два встречно и соосно установленных ветроагрегата с противоположным направлением вращения их ветряных колес, генераторные узлы, несущую раму с каркасом, удерживающие их в вертикальном положении тросовые растяжки и трубчатую мачту с цапфой в нижней части. Несущая рама и каркас имеют прочную шестигранную конструкцию, каркас размещен только вокруг нижнего агрегата. Генераторные узлы выполнены съемными и кинематически связаны с ветряными колесами посредством полых валов отбора вырабатываемой мощности, закрепленных концами на основаниях кожухов планетарных редукторов. Изобретение направлено на повышение прочности и устойчивости ветротурбины. 4 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх