UA55513C2 - Вітродвигун - Google Patents

Abstract

Вітродвигун містить нерухому опору, електричні генератори і шарнірно установлену на нерухомій опорі поворотну головку з вітроколесом. Його обладнано додатковими лопатями, при цьому додаткові лопаті і лопаті вітроколеса розміщено паралельно одні за другими і мають однакову форму і розміри, до того ж його споряджено механізмом повороту лопатей, подовжувачами лопатей, додатковими вітроколесами і струмознімачем, при цьому подовжувачі розміщено радіально між маточиною вітроколеса і лопатями і на них установлено електричні генератори. Додаткові вітроколеса закріплені на валах електричних генераторів, струмознімач з'єднує електричні кабелі генераторів з електричним кабелем нерухомої опори і його установлено таким чином, що вісь обертання його елементів суміщено з віссю обертання вітроколеса. Запропонована конструкція вітродвигуна дозволяє зменшити навантаження на лопаті вітроколеса, поворотну головку і нерухому опору, зменшити вагу і вартість лопатей, електричних генераторів і нерухомої опори, збільшити ефективність при малих швидкостях вітру і забезпечити потрібну потужність меншими лопатями.

Description

Пропонуємий пристрій відноситься /- до вітродвигун додатково споряджено вітроенергетичного устаткування, а саме, до подовжувачами лопатей, додатковими вітродвигунів і призначається для підвищення їх вітроколесами і струмознімачем, при цьому потужності. подовжувачі розміщено радіальне між маточиною

Відомо вітродвигуни, що містять нерухому вітроколеса і лопатями і на них установлено опору з електричним генератором (або будь-яким електричні генератори, додаткові вітроколеса іншим перетворювачем вітрової енергії) і з'єднане закріплено на валах електричних генераторів, з ним вітроколесо, вісь обертання якого розміщено струмознімач з'єднує електричні кабелі вертикально (дивися, наприклад, а.с. Ме1605018, генераторів з електричним кабелем нерухомої

СРСР, МКВ 5 Р 03 О 3/06, БВ Ме41, 1990р.). Вони опори і його установлено таким чином, що вісь мають просту і надійну конструкцію, проте, при обертання його елементів суміщено з віссю таких важливих перевагах у них є ряд суттєвих обертання вітроколеса; недоліків, а саме - відносно велика вага і висока - для спрощення конструкції поворотну головку вартість, котрі значно зростають при збільшенні з'єднано з маточиною вітроколеса і з нерухомою потужності вітродвигуна. опорою через опорні підшипники;

Найбільш близьким по технічній суті до - для зменшення аеродинамічного опору пропонуємого пристрою є вітродвигун, який нерухомої опори (що також дозволить наблизити містить нерухому опору, електричний генератор, додаткові вітроколеса до неї) її виконано у вигляді кабельну мережу і шарнірно установлену на ферми; нерухомій опорі поворотну головку з вітроколесом, - для спрощення конструкції і зниження вісь обертання якого розміщено горизонтально, вартості маточину вітроколеса, корпус поворотної котре містить маточину і установлені на ній лопаті головки, а також з'єднані шарнірне елементи (а.с. Ме1787206, СРСР, МКВ 5 РЕ 03 О 1/00, БВ Мо1, поворотної головки і нерухомої опори виконано з 1993р.). Він також має просту і надійну труб однакового діаметра; конструкцію, що забезпечує тривалий термін - для розширення функціональних роботи. Суттєвими недоліками, що обмежують можливостей лопатей вітроколеса вітродвигун його широке застосування у вітростанціях великої споряджено механізмом повороту лопатей, котрий потужності, є дія великих навантажень на лопаті розміщено у поворотній головці і кінематичне вітроколеса при штормовому вітрі, що потребує з'єднано із лопатями вітроколеса, які установлено збільшення їх міцності, а також міцності нерухомої шарнірно; опори і значне збільшення розмірів лопатей і - для зменшення розмірів поворотної головки і тихохідного електричного генератора при поліпшення умов обслуговування вітродвигуна збільшенні потужності вітродвигуна, що разом кабелі електричної мережі і елементи механізму призводить до збільшення їх ваги і, відповідно, повороту лопатей, розміщено всередині опорних вартості вітродвигуна. підшипників маточини вітроколеса;

В основу винаходу поставлено завдання - для забезпечення необхідної жорсткості і створення вітродвигуна великої потужності, що зниження ваги нерухомої опори її виконано з має порівняно невеликі вартість і вагу, завдяки конічних елементів, котрі з'єднано у конусоподібну зменшенню (у порівнянні з прототипом) розмірів і конструкцію кільцевими елементами; ваги лопатей і електричних генераторів, а також - для спрощення конструкції вітродвигуна можливому внаслідок цього і завдяки зменшенню додаткові лопаті установлено шарнірно (п навантажень на лопаті вітроколеса, зниженню ваги кінематичне з'єднано з лопатями вітероколеса; нерухомої опори і застосуванню інших - для спрощення конструкції вітроколеса на взаємозалежних технічних удосконалень. лопатях виконано циліндричні елементи, при

Поставлене завдання вирішується тим, що цьому додаткові лопаті кінематичне з'єднано з вітродвигун, який містить нерухому опору, лопатями вітреколеса гнучкими стрічками, котрі електричні генератори, кабельну мережу (і охоплюють циліндричні елементи лопатей і установлену на нерухомій опорі поворотну головку скріплені з ними; з вітроколесом, вісь обертання якого розміщено - для зниження вартості опори і поліпшення горизонтально і котре містить маточину з частотних характеристик її конічні елементи лопатями, споряджено додатковими лопатями, виготовлено з залізобетону; установленими на маточині вітроколеса, при - для зменшення ваги і поліпшення частотних цьому додаткові лопаті і лопаті вітроколеса характеристик вітроколеса подовжувачі мають розміщено паралельно одні за одними по конічну форму і їх з'єднано з маточиною напрямку вітру (вздовж вісі вітроколеса) на вітроколеса розтяжками, при цьому подовжувачі відстані не менше довжини їх найбільшої хорди і лопатей вітроколес і додаткових лопатей попарно додаткові лопаті мають однакову з лопатями скріплено; вітроколеса форму і розміри, крім того: - для виключення руйнації або закрутки - для зменшення ваги електричних генераторів електричного кабеля нерухомої опори, вітродвигун (за рахунок використання швидкохідних споряджено порожністим пружним елементом, генераторів без мультиплікаторів), а також котрий одним кінцем закріплено на нерухомій охоплення більшої площі вітрового потоку, опорі, а другим з'єднано з струмознімачем, при цьому електричний кабель нерухомої опори всередині подовжувачів 11 додаткових лопатей 7 і розміщено всередині пружного елемента; з'єднано з електричними генераторами 14 (фіг.1), - для зниження ваги подовжувачів і захисту на кабель 25 (фіг.3), який розміщено всередині елементів кабельної мережі і механізму повороту нерухомої опори і далі з'єднано з споживачем, при лопатей від ушкоджень і несприятливих цьому частину електричного кабеля 25, що кліматичних умов подовжувачі виконано знаходиться в поворотній головці, розміщено порожністими, при цьому електричні кабелі всередині порожністого пружного елемента 26, генераторів і елементи механізму повороту котрий закріплено одним кінцем на верхній частині лопатей, розміщено всередині подовжувачів. 27 нерухомої опори і з'єднано другим кінцем із

Суть винаходу міститься в дальшому. струмознімачем 23, а кабель 25 закріплено

Застосування додаткових лопатей, установлених всередині нерухомої опори на кронштейнах 28. перед або за лопатями вітроколеса і паралельно Для технічного обслуговування у верхній їм, дозволяє зменшити розміри лопатей частині 27 нерухомої опори розміщено люк 29 під вітроколеса, товщину їхніх елементів і, відповідно, яким установлено драбину 30. знизити їхню вагу і вартість, а також ефективно Корпус поворотної головки 4 з'єднано із застосувати ряд додаткових технічних маточиною вітроколеса 8 і з верхнім елементом удосконалень (використати подовжувачі (із нерухомої опори 27 через опорні підшипники 31, швидкохідними генераторами, розмістити 32. вітроколеса безпосередньо на валах швидкохідних Вали 18 (фіг.4, фіг.5) лопатей вітроколеса 6 генераторів і, відповідно, відмовитися від дорогих, споряджено циліндричними елементами 33, а важких і громіздких тихохідних генераторів і вали 34 додаткових лопатей 7 споряджено мультиплікаторів і т.д.), що покращує циліндричними елементами 35, при цьому на характеристики вітродвигуна і дозволяє циліндричних елементах 33, 35 установлено підвищувати його потужність без збільшення стрічки 36, котрі скріплено з ними (наприклад, за розмірів лопатей. допомогою зварювання 37) і розміщено всередині

Для роз'яснення роботи пропонуємого елементів 12, які скріплюють подовжувачі 10 з пристрою опис має креслення на яких на фіг.1 і подовжувачами 11, а вали лопатей 18, 34 фіг2 схематично зображено загальний вигляд установлено всередині подовжувачів 10, 11 на пропонуємого вітродвигуна, на фіг.З - продольний підшипниках 38. перетин поворотної головки, на фіг.4 - продольний Робота пропонуємого вітродвигуна перетин подовжувачей лопатей і на фіг.З - здійснюється наступним чином. Під дією вітру елементи кінематичного з'єднання лопатей лопаті 6, 7 (фіг1) обертаються разом |з вітроколеса і додаткових лопатей. подовжувачами 10, 11 і маточиною 8, при цьому

Пропонуємий вітродвигун включає нерухому електричні генератори 14 (фіг.2) разом |із опору, виконану у вигляді ферми із конічних додатковими вітроколесами 15 рухаються по колу і елементів 1 (фіг.1, фіг.2), з'єднану у конусоподібну тому відносна швидкість вітрового потоку, що конструкцію кільцевими елементами 2, З і набігає на них, складається з геометричної суми роміщену на ній поворотну головку, що включає швидкості вітрового потоку і їхньої лінійної колової корпус 4 із основою 5 і вітроколесо, що містить швидкості руху. Лінійна колова швидкість руху лопаті 6, додаткові лопаті 7, котрі розміщено на додаткових вітроколес 15 значно перевищує відстані А (не менше довжини найбільшої хорди швидкість вітру і, відповідно, швидкість їх лопатей) від лопатей 6 і маточину 8 з обтічником 9 обертання значно перевищує швидкість обертання на який установлено подовжувачі 10, 11 конічної вітроколеса, що дозволяє використовувати форми, скріплені попарно елементами 12 і з'єднані швидкохідні електричні генератори 14 без з маточиною 8 розтяжками 13, швидкохідні мультиплікаторів (редукторів). Вироблена електричні генератори 14, установлені на генераторами 14 електрична енергія передається подовжувачах 10, 11 і додаткові вітроколеса 15, по кабелям 24 (фіг. 3), котрі розміщено всередині закріплені на валах електричних генераторів 14, подовжувачів 11, через струмознімач 23 на кабель при цьому корпус поворотної головки 4, її основа 25, який установлено всередині нерухомої опори, і 5, маточина 8 і кільцевий елемент нерухомої по ньому споживачу. опори 2 виконано із труб однакового діаметра. Для При змінах швидкості вітру для виключення підвищення ефективності роботи додаткових зміни швидкості обертання додаткових вітроколес вітроколес 15 електричні генератори 14 повернуті 15 (фіг.1, фіг.2) механізм повороту лопатей 16 на деякий кут (менше 30 градусів) назустріч (фіг.3), за допомогою кільцевого елемента 17, вітровому потокові (для спрощення зображення це обертає розмішені у подовжувачах 10 вали 18, не показано). котрі повертають лопаті вітроколеса 6 і вали 34

У поворотній головці (фіг.3) розміщено додаткових лопатей 7 (фіг.4), які з'єднано з ними пристрій повороту лопатей 16, котрий через гнучкими стрічками 36 (фіг.4, фіг.5) і, відповідно, кільцевий елемент 17 і вали 18, які розміщено додаткові лопаті 7, котрі повертаються одночасно всередині подовжувачів 10, з'єднано з лопатями 6 з лопатями вітроколеса б і лишаються весь час (фіг.1), пристрій орієнтації поворотної головки 19 паралельними їм. При цьому додаткові лопаті 7 (фіг.3), який взаємодіє шестірнею 20 із зубчастим (фіг.1, фіг.2) і лопаті вітроколеса 6 займають нове колесом 21, котре закріплено на кільцевому положення, котре забезпечує постійну швидкість елементі 2 нерухомої опори, фіксатор вітроколеса обертання додаткових вітроколес 15 і, відповідно, 22, струмознімач 23, через який передається роторів електричних генераторів 14, на валах яких електрична енергія з кабелів 24, котрі розміщено їх закріплено, що забезпечує постійну частоту і потужність виробленого генераторами 14 декілька разів менша ніж у лопатей прототипа і до електричного струму. того ж, розміщені одні за одними, вони мають у 2-3

При перевищенні вітром швидкості робочого рази менший аеродинамічний опір (а при діапазону механізм повороту лопатей 16 (фіг.3) використовуванні подовжувачів в 4-6 разів), що у повертає (аналогічно тому, як було описано вище) стільки ж разів знижує навантаження на нерухому лопаті 6, 7 (фіг.1, фіг.2) у флюгерне положення. опору і дозволяє також знизити її вагу і вартість,

Відбувається аеродинамічне гальмування Можливо використовувати також варіант вітроколеса, яке зупиняється і, при необхідності, конструкції в якій один ряд лопатей установлено фіксується механізмом 22. Розміщення додаткових нерухомо, а другий рухомо і з'єднано з механізмом лопатей 7 на відстані А, більшій розміру їх повороту лопатей. найбільшої хорди, від лопатей вітроколеса 6, Таким чином, запропонований пристрій має виключає взаємний вплив лопатей у процесі ряд суттєвих переваг перед відомими роботи і торкання при їх обертанні у флюгерне вітродвигунами, а саме: положення. - більшу ефективність при меншій швидкості

При зміні напрямку вітру пристрій 19 (фіг.3) вітру; обертає шестірню 20, котра обкочується навколо - меншу вартість за рахунок зменшення жорстко закріпленого на нерухомій опорі вартості лопатей, електричних генераторів і зубчастого колеса 21, переміщує по колу пристрій нерухомої опори; 19 і, відповідно, повертає і постійно орієнтує на більш високі техніко-економічні показники по вітер скріплену з пристроєм 19 поворотну головку, ваговим, характеристикам, вартості і термінам при цьому пружний елемент 26 згинається (але не окупності (по попереднім оцінкам вартість нижче закручується), його верхня частина переміщується на 30-4095); (обкочується по колу навколо вісі обертання - меншу вагу за рахунок зменшення ваги поворотної головки) разом із струмознімачем 23 і, лопатей, електричних генераторів і нерухомої таким чином, виключається закручування або опори; пошкодження розміщеного в поворотній головці - більшу потужність із меншими лопатями; кабеля 25. - більшу надійність роботи за рахунок

При необхідності зупинки вітроколеса пристрій зменшення навантажень на лопаті і, відповідно, на 19 повертає (як було описано вище) поворотну елементи вітроколеса, електричного генератора і головку перпендикулярно до напрямку вітру і, поворотної голівки; таким чином, виводе овітроколесо з під його - сприймає значно менші навантаження при впливу. Відбувається аеродинамічне гальмування штормовому вітрі; вітроколеса, яке зупиняється і / фіксується - більш широкі можливості застосування механізмом 22. додаткових механізмів і пристроїв, котрі значно

Конструкція запропонованого вітродвигуна покращують характеристики вітродвигуна, і ряд дозволяє також використовувати жорстко додаткових переваг (дивися опис). закріплені лопаті, забезпечуючи при цьому значне Усе це сприяє застосуванню запропонованого зниження діючих на них навантажень (особливо вітродвигуна. при штормовому вітрі), тому що їхня площа в

7 | | (в) 1 Л, ї лЇ 10 14 4 т 15 |. 14 8 у 15 4 зар

МВ и

ЕТ и І (Дт чав З

Б Аа 2 ше ви 15 ГК о; СО

ЩІ Фу 5 ї де У ма 1

І

З ше З (7779 !

Фіг1 Фіг.2 11. 17 10 18

А 22 8 23 4 фія

Ши, Ж в зв Я Вот В) о

І ее І) «І МОЛИ я - Я НК ВНОМ. ння пе и ПАТ ВІ) у лиш; НЕ о ДАВ ИоЯ 5132 ДЕ 284 А оо за4/ 36 Хв 16 Пе

ГІ

АТ

І-у 0)

Фіг.3 Фіг.4 36 34 18 зу б)

Фіг.5

Підписано до друку 05.05.2003 р. Тираж 39 прим.

ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул. Артема, 77, м. Київ, 04050, Україна (044) 236 - 47 - 24