Ветровая энергетическая установка

Ветровая энергетическая установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование ветроэнергетика. Сущность изобретения установка содержит ротор, установленный на вертикальном валу Ротор выполнен е виде поворотной относительно опорной поверхности горизонтальной платформы с жестко закрепленным на ней флюгером Радиальная траверса, установленная на вертикальном валу, выполнена раздвижной , концы которой шарнирно связаны с тележками , установленными с возможностью возвратнопоступательного движения по направляющим Корпус электрогенератора шарнирно закреплен на горизонтальной платформе Кинематическая связь электрогенератора с лопастями выполнена в виде шарнирно соединенного с траверсой вала с винтовой поверхностью, разделенной на два участка, закрутка которых выполнена в противоположные стороны 2 ил

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4934949/06 (22) 19.04.91 (46) 30.10.93 Бюл. Мя 39-40 (76) Миронов Николай Иванович (54) ВЕТРОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА (57) Использование: ветроэнергетика. Сущность изобретения: установка содержит ротор, установленный на вертикальном валу. Ротор выполнен в виде поворотной относительно опорной поверхности горизонтальной платформы с жестко закрепленным на ней флюгером. Радиальная траверса, уста(19) RU (11) 2ÎÎ2107 Cl (51) 5 F03D3 60 F03 DÇ 66

Р 63 D 5 00 Р 03 D 7 66 новленная на вертикальном валу, выполнена раздвижной, концы которой шарнирно связаны с тележками, установленными с возможностью возвратнопоступатепьного движения по направляющим. Корпус электрогенератора шарнирно закреплен на горизонтальной платформе. Кинематическая связь электрогенератора с лопастями выполнена в виде шарнирно соединенного с траверсой вала с винтовой поверхностью, разделенной на два участка, закрутка которых выполнена в противоположные сто роны 2ил.

2002107

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электрическую энергию.

Известна ветровая энергетическая установка, содержащая рабочие плоскости, установленные на вертикальном валу с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, узел изменения площади поверхности рабочих плоскостей. 10

Недостаток этого технического решения — невозможность обеспечить высокую мощность установки.

Известна также ветряная энергетическая установка, содержащая парусообразные лопасти, установленные на радиальной траверсе, размещенной на вертикальном валу и кинематически связанной с электрогенератором, механизм изменения рабочей площади лопастей и ориентирующий меха- 20 низм, выполненный в виде флюгера.

Однако и эта ветроэнергетическая установка не лишена недостатков, основной из которых — невозможность обеспечить высокую мощность установки (ограничение мощ- 25 ности на валу генератора обусловлено невозможностью увеличения размеров лопастей при сохранении частоты нращения, т,к. это влечет за собой существенный рост механических напряжений в лопастях при 30 неравномерной загрузке материала попастей).

Цель изобретения — повышение мощности установки за счет обеспечения воэможности повышения мощности на валу генератора, Для достижения поставленной цели, в ветровой энергетической установке, содержащей ротор, выполненный в виде поворотной относительно опорной поверхности горизонтальной платформы с флюгером, ра- 40 бочая поверхность которого размещена в вертикальной плоскости, проходящей через вал, поворотные лопатки, образующие рабочие парусообразные плоскости, установлены на вертикальных осях в опорных 45 рамах, закрепленных на тележках, установленных с возможностью возвратно-поступательного движения по направляющим, расположенным параллельно друг другу и рабочей поверхности флюгера, вертикаль- 50 ный вал жестко закреплен на горизонтальной платформе. размещенная на валу радиальная, раздвижная траверса шарнирно связана с тележками, кинематическая связь выполнена в виде шарнирно соеди- 55 ненного с траверсой нала с винтовой поверхностью, при этом на винтовом валу размещен генератор, корпус которого шарнирно закреплен на горизонтальной платформе.

На фиг.1 схематически показан общий вид ветроэнергетической установки; на фиг,2 — разрез электрогенератора.

На опорной поверхности размещен кольцеобразный рельс 2, горизонтальная платформа 3 снабжена роликами 4, которыми она оперта на рельс 2, На оси симметрии горизонтальной платформы 3 установлен вертикальный вал 5, на котором с возможностью поворота размещена траверса 6.

Траверса 6 выполнена в виде балки коробчатого сечения, снабженной выдвижными вкладышами 7, вставленными с торцов в полость траверсы 6 с возможностью выдвижения-вдвижения, Тележки 8 шарнирно связаны с вкладышами 7 и установлены с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль направляющих 9, закрепленных на горизонтальной платформе 3 параллельно дру» другу и флюгеру 10, который также закреплен на платформе 3 в вертикальной плоскости, проходящей через ось поворота траверсы 6. На тележках 8 закреплены (перпендикулярно направляющим 9) опорные рамки 11, в которых размещены лопатки 12, Лопатки 12 установлены каждая на отдельной поворотной оси 13 таким образом, чтобы в зависимости от разворота осей образовывать либо "сплошной парус", когда аэродинамическое сопротивление максимально, либо решетку из параллельных плоскостей, когда аэродинамическое сопротивление "паруса" минимально. Механизм поворота лопаток (не показан) может быть выполнен в виде цепной передачи с приводом, огибающей зубчатые колеса, закрепленные на осях l3.

Генератор 14 содержит вал 15 пластинчатой формы, которому придана винтообраЗная закрутка, причем вал разделен на два участка 16 и 17, закрутка которых выполнена в противоположные стороны. На этих участках размещены храповые муфты (на участке 16 — муфта 18, на участке 17 — муфта

19) с возможностью взаимодействия каждой только со своим участков вала, Конструкции обеих муфт идентичны, каждая состоит из двух полумуфт 20 и 21 (s виде стаканов), на кромках стенок которых размещены зубья 22. Форма зубьев обеспечивает сцепление полумуфт при вращении в одну сторону и расцепление при вращении в другую.

Полумуфты 20. в днище которых выполвены круглые отверстия сдиаметром,,соответствующим диаметру окружности, описывающей поперечное сечение вала 15, жестко закреплены на перегородках 23 соосно с центральными отверстиями этих перегородок.

2002107

24 установлен на подшипниках 26 в корпусе 10 генератора 14 (в котором жестко закреплен статор).

20 обеспечивает разворот платформы 3 в раба- 25 чее положение, чтобы направляющие 9 быПолумуфты 21, в днище которых выполнены щелевидные отверстия, соответствующие сечению профиля вала 15, установлены на валу 15 (соответственно на участках 16 и

17) рабочими кромками в сторону полумуфт

20 с возможностью продольного перемещения вдоль вала 15.

На цилиндрическом корпусе 24 жестко закреплен ротор 25 генератора 14. Корпус

Вал 15 шарнирно скреплен с траверсой

6. Корпус генератора 14 шарнирно связан с горизонтальной платформой 3, Кроме того, на фиг.1 показаны концевые выключатели

27 и консольная балка 28, установленная параллельно валу 15, шарнирно связанная с траверсой 6(на одном шарйире с валом 15) и пропущенная в проушины 29 корпуса генератора 14 с воэможностью возвратно-поступательного движения в них.

Ветровая энергетическая установка работает следующим образом. Флюгер 10 ли сориентированы вдоль направления ветра (показано стрелкой).

При этом опорные рамки 11 с лопатками

12 оказываются развернутыми перпендикулярно направлению ветра. Для запуска установки в работу достаточно развернуть лопатки 12 одной из тележек 8 на 90 по сравнению с положением лопаток 12 на другой тележке 8, при этом тележка 8, "парус" которой перпендикулярен направлению ветра, будет перемещаться в.направлении ветра, а тележка 8, лопатки 12 которой развернуты параллельно направлению ветра. пойдет вхолостую навстречу направлению ветра. Когда тележки дойдут до конца направляющих, срабатывают концевые выключатели 27, которые включают механизм поворота лопаток 12, разворачивающий их на 90О. В результате этого включается в работу тележка, которая шла вхолостую. ее лопатки 12 оказываются развернутыми поперек направления ветра (лопатки 12 второй тележки оказываются развернуты вдоль направления ветра), далее все повторяется.

При своем качании вперед-назад на валу 5 траверса 6 толкает (или тянет за собой) винтообразный вал 15, тем самым вращая ротор 25 генератора, корпус которого (за счет шарнирности соединения с горизон30

55 тальной платформой 3) развернут соосно валу 15, что исключает изгибные нагрузки на вал и его заклинивание (или разрушение), кроме того, банка 28 воспринимает на себя часть изгибающих нагрузок.

Генератор 14 при этом работает следующим образом: вал 15 совершает возвратно-поступательное движение в корпусе генератора 14, взаимодействует с храповыми муфтами 18 и 19. При этом, когда вал движется в одну сторону (на фиг,2 — вверх), работает муфта 18, обе полумуфты 20 и 21 которой сцепляются и передают тем самым вращение цилиндрическому корпусу 24 и закрепленному на нем ротору 25. Муфта 19 при этом не работает, поскольку ее полумуфта 21 отходит по винтовому участку от своей полумуфты 20 и вращается на валу 15 в обратную сторону.

Когда вал 15 пойдет в обратном направлении, муфта 18 расцепляется, поскольку участок 16 вала 15 при поступательном движении закручивает полумуфту 21 муфты 18 в сторону, исключающую сцепление зубьев

22 ее полумуфт 20 и 21, При этом муфта 19, работавшая перед этим вхолостую, включается в работу, ее полумуфты 20 и 21 сцепляются, Поскольку закрутка вала на участке 17 выполнена в другую сторону, муфта 19 получает импульс вращения в ту же сторону, что и муфта 18. Таким образом, ротор 25"все время подкручивается в одну сторону.

При ветровом потоке черезмерно большой силы лопатки 12 в рамках 11 устанавливаются под углом к направлению ветра, а не поперек.

По сравнению с прототипом заявленное решение обеспечивает возможность повышения мощности на валу генератора за счет обеспечения возможности существенного увеличения рабочих размеров "парусов".

При этом установка является менее инерционной (меньше промежуток от пуска до выхода на рабочий режим и, наоборот, из рабочего режима до останова).

Экономический эффект от использования заявленного решения будет образовываться за счет повышения единичной мощности установки и тем самым повышения ее производительности и снижения себестоимости энергии. (56) Заявка Франции I4 2601173, кл. F 03 0 7/06, опублик. 1987.

Авторское свидетельство СССР

М 1451330. кл. F 03 0 7/06. опублик, 1989, ° 7 2002107 8

Об етения, стью возвратно-посту пательного движения

Формула изо р и авляющим, расположенным параллельно ОДнэ Другой и рабочеи поВер по направляющим, флюгера размещенной в вертикальной р ом ротор плоскости и проходящей через вертикаль5 ленной на нем р л поворотные лопатки установ е ный вал, и нэ вертикальных осях В Опорных рамках поворотными л кинематически связанныи с лопастякаждая иэ которых жестко э р о эак еплена на тор, ки ми, отличающаяся тем, а ц „тележке, корпус электро р р с елью гене ато а шарповышениЯ моЩности, Ро ОР - 10нирно закреплен на горизонтальной платвиде повороти ф э кинематическэя связь Выполнена форме, поверхности го арнирно соед ен 0 0 с в виде ш и вала с винтовой поверхностью, раздежестко закреплен анной на двэ участка, зэкрутк сой вала ка которых, вертикальным ижто оны, а радиальная т ротивоположные с х аповые на каждом участке установлены ной, концы к с возможнотележками,. установленными с

2002107

Ф

Составитель Н. Миронов

Техред М.Моргентал Корректор А Козориз

Редактор Н. Цалихина

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента.

113035, Москва. Ж-35, Раушскал наб., 4/5

Заказ 3164

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101