SU918707A1 - Энергоустановка - Google Patents

Description

(54) ЭНЕРГОУСТАНОВКА

1

Изобретение относитс  к гелиотехнике, в частности к энергоустановкам, использующим одновременно концентрированное солнечное излучение и энергию ветра и преобразующим их соответственно в тепло и электроэнергию.

Известна энергоустановка, содержаща  концентратор солнечной энергии в виде ветроколеса с лопаст ми, приемник солнечной энергии, приводьг азимутально-зенитального слежени  за Солнцем и электрогенератор , вал которого кинематически св зан с валом ветроколеса. В этой энергоустановке обод параболоидного концентратора снабжен лопаст ми, обеспечивающими вращение концентратора вокруг оптической оси при воздействии ветрового потока. Вращение концентратора используетс  дл  выработки электроэнергии и очистки отра жательной поверхности от пыли 1.

Однако эффективность использовани  энергии ветра, пропорциональна , как известно , площади сечени  воздушного потока , захваченного лопаст ми, в известной энергоустановке мала, поскольку площадь непосредственно концентратора не используетс .

Цель изобретени  - повыщение КПД при сохранении габаритов энергоустановки.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что энергоустановка снабжена дополнительными приемниками солнечной энергии, а лопасти выполнены из фрагментарных частей симметричных криволинейных зеркал с параллельно расположенными оптическими ос ми , и приемники солнечной энергии установлены в фокусе зеркал и жестко св заны с валом ветроколеса.

10

На фиг. 1 показана-схема энергоустановки в режиме, преобразовани  энергии Солнца и ветра; на фиг. 2 - варкант выполнени  ветроколеса с двум  лопаст ми, вид по оси ветроколеса; на фиг. 3 - то же, с трем  лопаст ми; на фиг. 4 - то же, с

15 четырьм  лопаст ми; на фиг. 5 - то же, с п тью лопаст ми; на фиг. 6 - схема энергоустановки с горизонтально расположенной осью ветроколеса в режиме преобразоВ .ЗНИЯ энергии ветра.

20

Энергоустановка содержит концентратор 1 (фиг. 1) солнечной энергии в виде ветроколеса с лопаст ми 2, приемник 3 солнечной энергии, приводы азимутальлого 4 и зентального 5 слежени  за О лнцем и электрогенератор 6, вал 7 которого кинематически св зан с валом 8 ветроколеса. Энергоустановка снабжена дополнительными приемниками 9 солнечной энергии , а лопасти 2 выполнены из фрагментарных частей симметричных криволинейных зеркал 10 с параллельно расположенными оптическими ос ми. Приемники 3 и 9 солнечной энергии установлены в фокусе зеркал 10 и жестко св заны с валом 8 ветроколеса. Приемники 3 и 9 прикреплены к валу 8 на кронштейнах 11 через разъемы 12. Вал 8 через опоры 13 вращени , например, подшипники, частично введен в кожух 14, снабженный фиксатором 15, например стопорным винтом, предназначенным дл  остановки или растормаживани  вращени  вала 8 с лопаст ми 2. При этом кожух 14 жестко св зан со статором 16, а вал 8, преимущественно через редуктор (не показан), соединен с ротором 17 электрогенератора 6. С внешней стороны к боковой поверхности кожуха 14, под у глом к нему, жестко прикреплен дополнительный вал 18, соединенный со след щим приводом 4 азимутального слежени  через редуктор 19 и введенный через опоры 13 в свой наклонный кожух 20, снабженный фиксатором 21. С внешней стороны в верхней части к кожуху 20 прикреплен шарнир 22, а в нижней части кожух 20 жестко соединен с отогнутым концом опорного вала 23. Нижн   вертикальна  часть вала 23 заведена через опоры 13 в опорный кожух 24, снабженный фиксатором 25. На отогнутом участке вала 23 укреплен шарнир 26. Шарниры 22 и 26 соединены разрезным стержнем 27 регулируемой длины, дл  чего смежные концы резрезного стержн  27 снабжены, например , встречной, соответственно правой и левой, резьбой и соединены винтовой обоймой 28, соединенной с руко ткой 29 вращени . Разрезной стержень 27 с обоймой 28, выполн ют функции привода 5 зентального слежени  и предназначены дл  изменени  угла наклона вала 8 в диапазоне изменений склонени  солнца в годичном цикле. Дл  определени  промежуточных углов наклона вала 8, стержень 27 снабжен жестко . св занным с ним стрелочным указателем 30, а обойма 28, соответственно, известным индикатором 31 склонений солнца, отградуированным в угловых градусах и временных интервалах годичного цикла. Кожух 24 снабжен внизу опорной плитой 32 и может быть раскреплен раст жками 33. Дл  улучшени  аэродинамических качеств энергоустановки, концентратор в центральной части снабжен обтекателем 34, а электрогенератор 6 может быть снабжен защитным обтекателем 35. Энергоустановка выполнена из обычных материалов, примен емых в гелиоустановках и ветр ках, включа  металлы, легкие сплавы , пластмассы. Так, лопасти 2 могут быть выполнены из алюминиевых сплавов, например штампованием листов или тонких пластин , и покрыты с вогнутой стороны отражательным слоем металлизированной пленки из поликарбоната или других пластиков, стойких к температурным и радиационным воздействи м, либо облицованы зеркальными пластинами на основе силикатного стекла . Валы 8, 18 и 23, кронштейны И, разъемы 12, кожухи 14, 20 и 24, опорную плиту 32, обтекатели 34 и 35 выполн ют из алюминиевых , титановых сплавов либо облегченных стальных трубчатых или профильных элементов . При этом кожухи, обтекатели и лопасти могут быть выполнены из металлопластов , армированных пластиков или иных эффективных композитных материалов. При, отсутствии солнечных лучей 36 энергоустановку .перевод т в п.оложение с горизонтальным расположением вала 8 (фиг. 6) ветроколе са. В этом случае, ветровой поток наиболее эффективно воздействует на энергоустановку . Энергоустановка работает следующим образом . В режиме слежени  за Солнцем вал 8 (фиг. 1) ориентирован на Солнце параллельно солнечным лучам 36. Регулировкой длины разрезного стержн  27, производимой вращением винтовой обоймы 28 с помощью руко тки 29, вал 8 наклонен под углом, обеспечивающим его вращение в плоскости эклиптики при данном склонении Солнца. Это достигают установкой стрелочного указател  30 относительно шкал индикатора 31 В положение, соответствующее требуемой дате или угловой величине склонени  Солнца в конкретный день или другой более прот женный отрезок года, например неделю или декаду, в зависимости от цены делени  и точности шкал индикатора 31. Фиксаторами 15 и 25 соответственно заторможены валы 8 и 23. Фиксатор 21 поставлен в нейтральное положение, вал 18 расторможен. При этом привод 4 азимутального слежени  через редуктор 19 обеспечивает медленное вращение .вала 18 и, фиксированно соединенного с ним через кожух 14, вала 8, концентратора с отражательными поверхност ми лопастей 2, обращенными к солнечным лучам 36. Лучи 36, отража сь от лопастей 2, концентрируютс  на приемниках 3 и 9 солнечной энергии . Приемники 3 и 9 выполнены съемными, укреплены в разъемах 12 и могут быть снабжены термоэлектрическими или иными энергопреобразовател ми известного типа, например высокотемпературными плавильными агрегатами, кассетами дл  исследовани  ускоренного старени  материалов, обработки сем н концентрированной солнечной энергией и, при необходимости, могут быть легко заменены. В периоды, когда отсутствует пр ма  солнечна  радиаци , но есть ветер, энергоустановка работает в режиме ветр ка. Дл  этого вала 8 (фиг. 6) перевод т в горизонтальное положение. После чего, фиксатором 21 Вал 18 Затормаживают, фиксаторы 15 и 25 перевод т в нейтральное поло-жение , обеспечива  свободное вращение вала 8 относительно кожуха 14, и вала 23 относительнее вертикального кожуха 24. При воздействии ветрового потока, вал 8 с системой жестко прикреплённых к нему лопастей 2 автоматически разворачиваетс  навстречу ветру, т.е. в положение наиболее выгодное дл  отбора энергии ветра. Это достигаетс  за счет расположени  лопастей за осью опоры вращени , совпадающей с осью вертикального вала 23. При этом струи ветра , сбега  с лопастей 2, привод т во вращение вал 8 и ротор 17 электрогенератора 6, который через контакты известного типа передает вырабатываемую энергию потребителю или в аккумул тор.

При благопри тном стечении обсто тельств , а именно, при одновременном наличии пр мой солнечной радиации и ветра приблизительно того же азимутального направлени  возможен комбинированный режим работы энергоустановки, как гелиоустановки и как ветр ка. Дл  этого установка настроена в положение, соответствующее первому режиму, ориентирована на солнце и дополнительно расторможен вал 8 переводом фиксатора 15 в нейтральное положение . Выполнение концентратора 1 энергоустановки в виде лопастей 2 ветроколеса повыщает эффективность использовани  энергии ветра, за счет увеличени  площади ветроколеса, и улучщает очистку отражательной поверхности, благодар  выполнению лопастей 2 в виде фрагментарных частей, криволинейных зеркал 10, непосредственно обдуваемых ветровым потоком, что, в свою очередь, увеличивает количество собираемой солнечной энергии.

10

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Энергоустановка, содержаща  концентратор солнечной энергии в виде ветроколеса с лопаст ми, приемник солнечной энергии, приводы азимутально-зенитального слежени  за Солнцем и электрогенератор, вал которого кинематически св зан с валом ветроколеса , отличающа с  тем, что, с целью повыщени  КПД энергоустановка снабжена дополнительными приемниками солнечной энергии, а лопасти выполнены из фрагментарных частей симметричных криволинейных зеркал с параллельно расположенными оптическими ос ми, и приемники солнечной энергии установлены в фокусе зеркал и жестко св заны с валом ветроколеса.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 4034735, кл. 126-270, опублик. 1977.

   Фиг. /