UA35530A - Вітроенергетична установка - Google Patents

Abstract

Вітроенергетична установка містить ротор Савоніуса з вертикальною віссю обертання. Ротор Савоніуса є багатосекційним і розташованим всередині поворотного циліндричного дефлектора-концентратора з вікнами на боковій поверхні, виконаними симетрично. приладом дефлектора-концентратора. Винахід належить до галузі вітроенергетики.

Description

Винахід належить до галузі вітроенергетики, а саме - вітроенергетичних установок.

Є вітродвигун (а.с. Мо 1553755, Г00303/00, 1988р.), що складається з ротора Савоніуса (РС), встановленого на опорній щоглі, закріпленій на опорному вузлі, що закріплений на розтяжках, і вітроколеса.

Недоліком цієї конструкції є те, що вона при всій своїй складності є не досить ефективною через явне "затінення" РС від набіжного вітрового потоку вітровим колесом, а розтяжки не надають достатньої жорсткості конструкції для її надійної й тривалої роботи.

Є ротор Савоніуса з порожнистими лопатями (а.с. Мо 2101557, ГО303/06, 3/00, 1988р.), що складається з двох порожнистих лопатей, торцевих дисків, вхідних поздовжніх щілинних конфузорів, прорізів на повздовжніх торцях лопатей.

Недоліком цієї конструкції є те, що результуюча сила, що створює круглий момент ротора, визначається різницею діючих сил на усю площу РОС, що обмітається, а наявність конфузорів на робочих лопатях погіршує аеродинаміку і, відповідно, показники РС у цілому.

Як прототип обрано ротор вітродвигуна (Заявка ФРН 3734106, кл. 2101557. РО303/06. опубл. 27.04.1989р.) з вертикальною віссю обертання, створений у вигляді циліндру з пластичними лопатями, закріпленими на ньому з постійним кроком перпендикулярно радіусу, співвісно з валом установлено секційний напрямний прилад повітряного потоку. Він складається з двох жорстко сполучених між собою сегментних обичайок, з однаковими направленими кутами, обичайки охоплюють ротор з фіксованим проміжком, з напрямним приладом жорстко з'єднаний флюгерний план, який спутує для орієнтації за вітром.

Недоліком цього вітродвигуна є низька ефективність перетворення енергії вітрового потоку на механічну енергію обертання й невисока надійність.

В основі винаходу лежить завдання вдосконалення вітроенергетичної установки шляхом застосування спеціальних концентраторів вітрового потоку і організації їхньої ефективної роботи, що дозволить підвищити ефективність перетворення енергії вітрового потоку на механічну енергію обертання.

Поставлене завдання вирішується тим, що ротор Савоніуса є багатосекційним і розташований всередині поворотного циліндричного дефлектора-концентратора " з вікнами на боковій поверхні, виконаними симетрично з кутом розхилу 80-1102, а дефлектор-концентратор розміщений між верхнім і нижнім концентраторами вітрового потоку, виконаними у вигляді зрізаних конусів з гострим кутом, які сполучені між собою жорстко вертикальними опорами, розташованими на платформі, а на верхньому концентраторі вітрового потоку встановлено прилад орієнтації за вітровим потоком, кінематично з'єднаний з поворотним приладом дефлектора-концентратора.

На фіг. 1 зображено загальний вигляд вітроенергетичної установки, на фіг. 2 - схема обдуву вітровим потоком вітроенергетичної установки, вигляд збоку.

Вітроенергетична установка містить опорну ферму 1, на якій розташований нижній концентратор вітрового потоку 2, на опорній фермі 1 закріплені вертикальні опори 3, на яких розташований верхній концентратор вітрового потоку 4 і прилад орієнтації за вітровим потоком поворотного дефлектора-концентратора 5 з приводом на поворотний прилад дефлектора-концентратора б, дефлектор- концентратор 7, в середині якого розташовано багатосекційний ротор Савоніуса, що складається з верхньої секції 8 і нижньої секції 9 на осі 10 (див. фіг. 1).

Поворотний дефлектор-концентратор 5 закриває робочі лопаті, що рухаються назустріч вітровому потоку, а прилад орієнтації за вітровим потоком поворотного дефлектора-концентратора 5 забезпечує відслідковування зміни напряму вітрового потоку дефлектором-концентратором у процесі роботи вітроенергетичної установки.

Вітровий потік при вигляді збоку прискорюється завдяки зменшенню площі, що обмітається. Різниця площ 52- 51, що обмітаються, забезпечується верхнім концентратором потоку 4 і нижнім концентратором потоку 2 (див. фіг. 2).

Вітроенергетична установка працює таким чином. Вітровий потік обдуває робочі поверхні верхньої секції 8 і нижньої секції 9 осі 10 ротора Савоніуса, розташованого всередині поворотного циліндричного дефлектора- концентратора 7, починає обертатися. Дефлектор-концентратор вітрового потоку 7 закриває від дії набіжного потоку вітру робочі поверхні верхньої 4 і нижньої 2 секцій ротора Савоніуса, під час їхнього руху назустріч вітровому потоку, тим самим забезпечуючи ефективніше перетворення енергії вітрового потоку на механічну енергію обертання ротора робочих лопатей, що рухаються за потоком, а отже, більшу швидкість обертання ротора, більший коефіцієнт відбору потужності від вітрового потоку і, відповідно, більший момент на валу.

Горизонтально розташований верхній 4 і нижний 2 концентратори вітрового потоку, виконані в формі урізаних конусів з малою висотою і гострим кутом при великих основах концентраторів вітрового потоку, додатково збільшують швидкість набіжного вітрового потоку, тим самим додатково підвищуючи ефективні характеристики пропонованої конструкції ротора Савоніуса.

Конструкція вітроенергетичної установки, що пропонується, дозволить підвищити ефективність перетворення енергії вітрового потоку на механічну енергію обертання, а також підвищить значення коефіцієнта відбору потужності від вітрового потоку ротором Савоніуса, зменшить навантаження на вісь ротора, підвищить у цілому надійність вітроенергетичної установки.

3. І в у Ше й - 70 в й 8 3 Е 7 ; : --й. 8. / : о

Фиг. 1

!

Claims (1)

1. Вітроенергетична установка, що містить ротор Савоніуса з вертикальною віссю обертання, виготовлений у вигляді центрального вала, вертикальними лопатями, яка відрізняється тим, що ротор Савоніуса є багатосекційним і розташований всередині поворотного циліндричного дефлектора-концентратора з вікнами на боковій поверхні, виконаними симетрично з кутом розхилу 80-1102, а дефлектор-концентратор розміщений між верхнім і нижнім концентраторами вітрового потоку, виконаними у вигляді урізаних конусів з гострим кутом, що сполучені між собою жорстко вертикальними опорами, розташованими на платформі а на верхньому концентраторі вітрового потоку встановлений прилад орієнтації за вітровим потоком, кінематично зв'язаний з поворотним приладом дефлектора-концентратора.