Вертикально-осевая ветротурбина

Изобретение относится к ветроэнергетике. Вертикально-осевая ветротурбина содержит ветроротор с базой для лопастей и лопастями, закрепленный на вертикальном валу, оперение, покрытие нерабочей стороны ветроротора, соосное с валом и выполненное с возможностью ориентации по ветру оперением в горизонтальной плоскости, противовесы оперения и покрытия. Ветротурбина снабжена профилированными держателями противовеса покрытия, находящимися сверху и снизу ветроротора, причем ближние к ветроротору кромки держателей противовеса изогнуты соответственно изгибу кромок лопастей ветроротора, при этом вертикальный вал расположен внутри опорной башни вертикально-осевой ветротурбины, а генератор на вертикальном валу с ветроротором вырабатывает энергию. Изобретение направлено на повышение КПД ветротурбины. 7 ил.

 

Изобретение относится к энергетике, в частности к возобновляемым источникам энергии - ветровым установкам с вертикальной осью вращения, и предназначено для локального получения энергии.

Известна «Ветровая установка Савина для аккумулирования энергии», патент 2258155. Недостатком устройства является низкий КПД вследствие использования только фронтального давления ветра на лопасти.

Задачей изобретения является создание устройства, позволяющего с высоким КПД производить забор локальной ветровой энергии.

Технический эффект изобретения достигается путем создания устройства, в котором за счет направляющих поверхностей создается ветровой туннельный эффект, повышающий давление ветра на лопасти, за счет чего увеличивается мощность, КПД устройства.

Признаками изобретения является то, что локальная вертикально-осевая ветротурбина содержит вертикальную цилиндрическую опорную башню, вал внутри башни с генератором внизу вала, ветроротор с базой для лопастей и системой лопастей, закрепленный на верху вала, оперенное полупокрытие ветроротора с игольчатым подшипником на башне соосно с валом и с возможностью ориентации по ветру оперением в горизонтальной плоскости, противовесы оперения и полупокрытия, держатели противовеса полупокрытия, находящиеся сверху и снизу тела вращения ветроротора. Держатели противовеса полупокрытия специально профилированы, причем ближние к ветроротору линии кромок держателей противовеса согласованы с линиями кромок лопастей ветроротора. То же самое касается концов лопастей и внутренней поверхности противовеса полупокрытия. Генератор может быть расположен внутри базы для лопастей.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен вид устройства сбоку, на фиг. 2 - вид устройства сверху, на фиг. 3 - вид устройства с фронта, на фиг. 4 - принцип работы ветрового туннельного эффекта в предлагаемом устройстве.

Предлагаемое устройство (фиг. 1, 2, 3) состоит из ветроротора с базой 1 для лопастей и лопастями 2, полупокрытия 3 нерабочей стороны ветроротора, специально профилированных держателей 4 для противовеса 5 полупокрытия сверху и снизу ветроротора, оперения 6 с соответствующим противовесом 7. Кромки 8 задней стороны держателей 4 изогнуты соответственно изгибу кромок лопасти 2 (см. фиг. 2, 3). Полупокрытие 3 с противовесом 5 (и держателями 4) ориентировано на башенке 9 в горизонтальной плоскости оперением 6 на игольчатом подшипнике 10.

Работает устройство следующим образом. Открытая часть устройства за счет оперения 6 постоянно ориентирована по направлению ветра и обеспечивает доступ воздушного потока к лопастям 2 между держателями 4. В силу вступает ветровой туннельный эффект (фиг. 4), т.е. за счет сжатия ветрового потока между профилированными держателями 4 происходит увеличение скорости потока, и давление на лопасть увеличивается (см. фиг. 2, фиг. 4, сечение А-А). Более высокому давлению на лопасть 2 у задних кромок 8 держателей способствует соответствие линий задних кромок 8 держателей изгибу линий кромок лопасти 2, минимизируется потеря давления на лопасть в момент прохождения ее мимо задних кромок держателей. Давление ветра периодически воздействует на каждую из лопастей ветроротора, он раскручивается. Генератор на валу с ветроротором вырабатывает э/энергию.

По сравнению с существующими вертикально-осевыми ветротурбинами, предлагаемое устройство имеет преимущества. К примеру, ветротурбины Савониуса и Дарье обдуваются одинаково с обеих сторон оси и разность сил между плечами - только за счет профилирования, она небольшая, эти ветротурбины практического применения не нашли. В предлагаемом же устройстве нерабочая сторона скрыта полу покрытием. При раскручивании Савониус и Дарье подвержены шуму и вибрациям, т.к. имеют неустойчивое цилиндрическое тело вращения. Здесь же тело вращения ветроротора имеет дискообразную форму, при раскручивании проявляется эффект гироскопа, или автостабилизация вращения в горизонтальной плоскости. Кроме того, только это изобретение позволяет организовать использование ветрового туннельного эффекта в вертикально-осевых ветротурбинах.

С появлением новых низкооборотных бесщеточных генераторов на редкоземельных элементах, с большим весом и поперечным сечением, использование вертикально-осевых ветротурбин становится наиболее актуальным. На фиг. 5 (полупокрытие и держатели противовеса отсутствуют), и на фиг. 6 показано ее подключение с боковым креплением, к примеру, к мачте антенны связи. На фиг. 7 - для индивидуального хозяйства.

Фиг. 5, 6, 7: 1 - база для лопастей; 2 - лопасти; 3 - полупокрытие с держателями противовеса; 9 - башня; 10 - игольчатый подшипник; 11 - генератор; 12 - вал к генератору; 13 - подшипники; 14 - опора ветротурбины; 15 - упор для полупокрытия с держателями противовеса; 16 - упор для ветроротора.

Вертикально-осевая ветротурбина, содержащая ветроротор с базой для лопастей и лопастями, закрепленный на вертикальном валу, оперение, покрытие нерабочей стороны ветроротора, соосное с валом и выполненное с возможностью ориентации по ветру оперением в горизонтальной плоскости, противовесы оперения и покрытия, отличающаяся тем, что снабжена профилированными держателями противовеса покрытия, находящимися сверху и снизу ветроротора, причем ближние к ветроротору кромки держателей противовеса изогнуты соответственно изгибу кромок лопастей ветроротора, при этом вертикальный вал расположен внутри опорной башни вертикально-осевой ветротурбины, а генератор на вертикальном валу с ветроротором вырабатывает энергию.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу, к области добычи природных алмазов и других полезных ископаемых открытой разработкой в карьере. Техническим результатом является повышение степени автоматизации технологических операций добычи полезных ископаемых, их энергетической самообеспеченности и экологической чистоты в карьере.

Изобретение относится к области возобновляемой энергетики. Атмосферная энергетическая установка содержит удерживаемую с земли тросом-кабелем плавующую в воздухе ветроустановку с горизонтальной осью вращения, включающую наполненный гелием цилиндрический баллон, снабженный лопатками и осью, на концах которой расположены электрогенератор и стабилизаторы, выполненный из пленки и принимающий в результате надува гелием цилиндрическую форму баллон, внутри которого вдоль его диаметральной плоскости закреплена тонкопленочная солнечная батарея, образующая плоскость, при этом верхняя часть баллона прозрачная, к нижней части прикреплен груз в виде рейки, а на его торцах имеются диски с полуосями, которыми баллон крепится к оси ветроустановки с помощью тросов-кабелей, соединенных электрически с тонкопленочной солнечной батареей.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение устойчивости работы сети.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветрогенератор, содержащий установленное на валу ветроколесо с лопастями и электрогенератор, причем лопасти ветроколеса оснащены энергоизлучателями, примыкающими непосредственно к поверхностям лопастей, на которые действует подъемная сила при обтекании лопастей ветропотоком и которые отделены от противолежащих поверхностей лопастей энергоизоляционными экранами.

Изобретение относится к ветряной турбине для электромобиля. Турбина для электромобиля состоит из вала, установленного вертикально, или горизонтально, или под углом, который с одной стороны снабжен диском, а с другой - связан с генератором, при этом на диске установлены лопасти, частично прикрывающие друг друга, при этом каждая лопасть состоит из балки, крепящейся на диск, на балке установлено верхнее крыло с помощью дуг, установленных с прикрыванием друг друга, начиная с конца лопасти, зафиксированных зажимными болтами и выполненных с возможностью вращения и изменения угла крыла по отношению к ветровому потоку, при этом ширина дуг равна ширине крыла в месте их установки, при этом та часть турбины, которая крутится против ветрового потока, выполнена с возможностью врезки в деталь электромобиля, на которую поступает ветровой поток, или закрыта направляющим крылом.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат - суммирование механической энергии вращения со световой энергией с преобразованием полученной энергии в электрическую.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств. Система освещения грузового вагона железнодорожного подвижного состава включает в себя блок генерации электроэнергии, подключенный к рабочей воздушной магистрали грузового вагона.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроустановка состоит из ветродвигателя, устройства, передающего вращение от ветроколеса ветродвигателя к исполнительному устройству, представляющему из себя механический нагреватель, в котором вследствие интенсивного перемешивания жидкости механическая энергия вращения ветроколеса преобразуется в тепловую энергию жидкости и ее пара и который состоит из закрепленной неподвижно герметичной цилиндрической емкости с установленными на ее внутренней цилиндрической поверхности перфорированными лопатками в виде полуцилиндров или частей полуцилиндров, обращенных вогнутыми сторонами в направлении, противоположном направлению вращения ротора, и из ротора, также цилиндрической формы, размещенного соосно с цилиндрической емкостью и с установленными на его наружной поверхности перфорированными лопатками, тоже в виде полуцилиндров или частей полуцилиндров, обращенными своими вогнутыми сторонами в сторону вращения ротора.

Изобретение относится к индукторным сегментным генераторам. Генератор индукторный содержит роторные элементы с валом, статор, элементы крепления и подшипники.

Изобретение относится к области возобновляемых источников энергии: ветровой и солнечной энергетики. Солнечно-ветровая энергетическая установка содержит неподвижную платформу, на которой в подшипниковой опоре установлен вертикальный вращающийся вал, на верхнем конце которого жестко закреплена аэродинамическая конструкция с аэродинамическими лопастями; солнечные батареи с солнечными элементами, часть которых функционально соединена посредством электропроводов с обмоткой ротора электрогенератора, блоки преобразования напряжения и распределения электроэнергии потребителям.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Устройство преобразования энергии ветра в механическую или электрическую энергию содержит основание, полую мачту, установленную на основании и расположенную вдоль вертикальной оси, по меньшей мере один модуль, имеющий общую форму тела вращения вокруг оси, расположенный коаксиально вокруг мачты и выполненный с возможностью вращения вокруг этой мачты, при этом указанный модуль содержит по меньшей мере одну лопасть, проходящую между концом, соединенным при помощи поворотной связи, и свободным концом, при этом указанная лопасть выполнена с возможностью перемещения вокруг поворотной связи между убранным положением и развернутым положением, средства перемещения лопасти между ее развернутым и убранным положениями в зависимости от углового положения этой лопасти вокруг мачты, причем указанные средства перемещения выполнены с возможностью отключения, вал, расположенный в полой мачте коаксиально с модулем, связанный во вращении с этим модулем вокруг указанной оси и взаимодействующий с преобразователем механической энергии вращения вала в механическую или электрическую энергию.
Изобретение относится к области ветроэнергетики. Роторный ветродвигатель содержит вращающееся основание, траверсы, приемники энергии и центральную стойку.

Изобретение относится к вертикально-осевой ветровой и гидравлической турбине с регулированием потока ветра или жидкости. Турбина содержит правильную шестиугольную структуру (7) радиуса R, в форме параллелепипеда, внутри которой ротор (6) с тремя или более лопатками вращается на вертикальной оси.

Изобретение относится к области ветро- и гидроэнергетики. Ветрогидроэнергетическая установка состоит из ветроколеса, содержащего вращающиеся цилиндры, из привода цилиндров, источника питания, электрогенератора, кинематически связанного с ветроколесом, причем оси цилиндров, расположенные вертикально, размещены в верхних и нижних подшипниковых опорах, соединенных с гибкими связями цилиндров.

Изобретение относится к башне ветрогенератора. Башня ветрогенератора включает ветросборный участок и участок преобразования энергии, имеет множество уровней ветрозаборников, через которые поступает ветер, проходит далее через внутренний объем башни ветрогенератора и выводится наружу, при этом ветросборный участок имеет множество ветрозаборников и множество ветровых выходов, причем вокруг центра башни ветрогенератора радиально расположено множество ветронаправляющих стенок таким образом, что ветер, поступающий через ветрозаборники, течет радиально в направлении участка преобразования энергии через ветровые выходы, ветровая турбина с вертикальным валом, имеющая вертикальные лопасти в пространстве, образуемом в центре каждого из уровней башни ветрогенератора, установлена в участке преобразования энергии таким образом, что между ветронаправляющими стенками и вертикальными лопастями образован ветровой канал длиной не менее 1 м, и ветер, поступающий через ветрозаборники и ветровые выходы ветросборного участка, течет по ветровому каналу, образованному радиально в направлении участка преобразования энергии, и выводится наружу от башни ветрогенератора.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Противообледенительно-аэростатный ветрогенератор, содержащий воздухоплавательный модуль в составе мягкой газонаполненной аэростатной оболочки положительной плавучести, усиленной меридианными лентами, ниже расположенной рамной подвески с ветросиловым блоком из ветряных роторов и электрогенератора, причальный узел, на поворотной платформе которого установлены подветренно две соосные лебедки и диаметрально им кабельная бухта.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветроустановка с вихревыми аэродинамическими преобразователями воздушного потока, содержащая ветроприемное устройство с ускорителем ветрового потока, выполненным в виде трубки Вентури, отличающаяся тем, что включает в себя полый кольцевой концентратор, в котором ускоряется воздушный поток, размещенный в центре ветроприемного устройства с расположенным внутри концентратора завихрителем воздушного потока, а также вихревым эжектором потоков воздуха, состоящим из n модулей.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Ветродвигатель имеет вертикальную ось вращения, как минимум две лопасти и крепления, соединяющие лопасти и вал, в горизонтальной плоскости лопасти имеют форму вытянутой капли.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Наземно-генераторный ветродвигатель, содержащий идентичные по габаритам ортогонально-лопастные виндроторы, поднятые в воздух газонаполненной аэростатной оболочкой положительной плавучести, механизм зубчато-конической передачи вращения на гибкий вал, натянутый вниз к свободно раскачивающемуся генератору, расположенному на поворотной платформе наземного причального узла.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Виндроторный аэростатно-плавательный двигатель содержит аэростатно-плавательный модуль в составе аэростатной оболочки, ветросилового блока, включающего генератор и ортогонально-лопастные виндроторы, тросов, трос-кабеля, и причальный узел, на поворотной платформе которого установлены подветренно две соосные лебедки и диаметрально им кабельная бухта, при этом к днищу аэростатной оболочки в форме газонаполненного шара при помощи меридианных лент прижато кольцо с плоскостными флюгерами на кронштейнах, в диаметральной и перпендикулярной ветру плоскости кольца закреплена Н-образная рама, при этом кронштейны с плоскостными флюгерами выдвинуты под прямым углом от рамных боковин в подветренную сторону, при этом по середине горизонтальной перекладины рамы установлен генератор, горизонтальный вал которого выступает с обоих торцов генератора и сопряжен с соосными ему ортогонально-лопастными виндроторами, одинаково вынесенными за пределы рамы и вращающимися в подшипниках, встроенных в рамные боковины, при этом трос-кабель закреплен по середине горизонтальной перекладины рамы, тросы натянуты вниз к лебедкам от нижних оконечностей боковин Н-образной рамы.

Изобретение относится к башне ветрогенератора (варианты). Башня ветрогенератора включает ветросборный участок, содержащий ветрозаборники, в которые входит ветер и которые расположены в виде множества ярусов, где каждый ярус сконструирован таким образом, чтобы изменять силу и направление ветра; и участок преобразования энергии, сконструированный таким образом, чтобы преобразовывать энергию проходящего через него ветра, где ветросборный участок содержит множество ветронаправляющих стенок, расположенных радиально вокруг центра башни ветрогенератора таким образом, чтобы ветер, втекающий через ветрозаборники, мог течь радиально в направлении участка преобразования энергии; внутри участка преобразования энергии находится установленная в центре каждого яруса башни ветрогенератора ветровая турбина типа Гиромилл, которая содержит ветровые лопасти типа Гиромилл, имеющие показатель относительной скорости конца лопасти (TSR) в диапазоне от 1,1 до 2,4, коэффициент заполнения не ниже 0,2 и скорость вращения не более 240 об/мин; участок преобразования энергии содержит пути потока ветра в пространстве между ветронаправляющими стенками и ветровыми лопастями и пути внутреннего потока в пространстве между ветровыми лопастями в центре башни ветрогенератора и делится на четыре равные части относительно направления, перпендикулярного направлению вхождения ветра в башню ветрогенератора, которые именуются областями с первой по четвертую. При этом множество ветронаправляющих стенок расположены таким образом, чтобы иметь угол наклона, который заставляет ветра, проходящие через ветросборный участок, течь наружу через первую и четвертую области участка преобразования энергии. Когда ветровые лопасти поворачиваются против часовой стрелки, длина путей потока ветра задается такой, чтобы скорость потока ветра, протекающего через пути потока ветра первой и четвертой областей участка преобразования энергии, была не ниже скорости потока ветра, протекающего через пути внутреннего потока первой и четвертой областей потока. Когда ветровые лопасти поворачиваются по часовой стрелке, длина путей потока ветра задается такой, чтобы скорость потока ветра, протекающего через пути потока ветра второй и третьей областей участка преобразования энергии, была не ниже скорости потока ветра, протекающего через пути внутреннего потока второй и третьей областей потока. Когда ветровые лопасти поворачиваются против часовой стрелки, минимальная длина путей потока ветра участка преобразования энергии простирается до положения, при котором положительный момент вращения изначально создается в четвертой области, а максимальная длина путей потока ветра равна радиусу ветровых турбин. Когда ветровые лопасти поворачиваются по часовой стрелке, минимальная длина путей потока ветра участка преобразования энергии простирается до положения, при котором положительный момент вращения изначально создается в третьей области, а максимальная длина путей потока ветра равна радиусу ветровых турбин. Когда ветровые лопасти поворачиваются против часовой стрелки, угол атаки ветровых лопастей задается таким, чтобы положительный момент вращения создавался в первой и четвертой областях. Когда ветровые лопасти поворачиваются по часовой стрелке, угол атаки ветровых лопастей задается таким, чтобы положительный момент вращения создавался во второй и третьей областях. 7 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетике. Вертикально-осевая ветротурбина содержит ветроротор с базой для лопастей и лопастями, закрепленный на вертикальном валу, оперение, покрытие нерабочей стороны ветроротора, соосное с валом и выполненное с возможностью ориентации по ветру оперением в горизонтальной плоскости, противовесы оперения и покрытия. Ветротурбина снабжена профилированными держателями противовеса покрытия, находящимися сверху и снизу ветроротора, причем ближние к ветроротору кромки держателей противовеса изогнуты соответственно изгибу кромок лопастей ветроротора, при этом вертикальный вал расположен внутри опорной башни вертикально-осевой ветротурбины, а генератор на вертикальном валу с ветроротором вырабатывает энергию. Изобретение направлено на повышение КПД ветротурбины. 7 ил.

Наверх