ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
WINDMILL

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии на базе наиболее безопасного источника энергии - движения воздуха в атмосфере.
В настоящее время известна ветроэнергетическая установка роторного типа (RU 2124142, 27.12.1998 г.), которая по совокупности существенных признаков может быть рассмотрена в качестве аналога. Она содержит установленный на опоре энергоагрегат с сопловым аппаратом и турбинами, механически связанными с генератором с обтекаемой оболочкой, заполненной газом, выполненной с возможностью перемещения.
Основными недостатками данного технического решения являются сложность конструкции и обусловленная этим высокая стоимость.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является ветроэнергетическое устройство по патенту RU 2310090 (от 01.2006 г., МПК F03D 1/04), включающее в себя усилитель скорости ветра, образованный двумя конусами - внешним и внутренним, турбину с лопастями, закрученными в направлении, противоположном ее вращению, электрогенератор, соединенный общим валом с турбиной, внутренний конус усилителя скорости ветра своим основанием закреплен на общем валу, а по конической поверхности снабжен лопастями, образуя турбину, на выходе из которой выполнен сопловой аппарат, расположенный между крышкой внешнего конуса и основанием внутреннего конуса усилителя скорости ветра, кроме того, на противоположной стороне его основания закреплены лопасти, закрученные в одном направлении с лопастями турбины и образующие вместе с основанием внутреннего конуса и крышкой внешнего конуса центростремительное колесо, выходной вал которого направлен в сторону электрогенератора и охватывает общий вал.
Указанное ветроэнергетическое устройство принято за прототип.
Техническими результатами использования данного ветроэнергетического устройства являются:
- повышенный КПД;
- стабильная работа при малых значениях скорости ветра.
К числу недостатков устройства-прототипа относятся:
- значительные габариты силового блока устройства;
- недостаточная жесткость конструкции, обусловленная сложностью конструкционной базы и длиной вала электрогенератора.
Технической задачей заявляемого изобретения является уменьшение габаритов силового блока ветроэнергетической установки и одновременно увеличение жесткости конструкции.
Технический результат достигается за счет того, что в ветроэнергетической установке, содержащей электрогенератор, усилитель скорости ветра, образованный двумя конусами - внешним и внутренним, который снабжен лопастями и образует турбину, установленную на валу электрогенератора, центростремительное колесо, также закрепленное на валу электрогенератора, и сопловой аппарат, установленный на входе центростремительного колеса, согласно изобретению электрогенератор одним торцом размещен во внутреннем конусе турбины, установленной на одном его валу, другим торцом жестко закреплен в корпусе по общей горизонтальной оси электрогенератора и корпуса с обеспечением вращения второго вала электрогенератора центростремительным колесом.
При этом диск центростремительного колеса с лопатками выполнен под углом β более 90° от горизонтальной оси, что позволяет увеличить площадь лопаток, а следовательно, уменьшить потери воздуха через центростремительное колесо.
Заявляемое изобретение поясняется схемой ветроэнергетической установки, приведенной на фиг.1.
Ветроэнергетическая установка содержит электрогенератор 1, установленный одним торцом во внутреннем конусе 2 турбины 3 усилителя скорости ветра, при этом турбина 3 установлена на валу электрогенератора 1. Другой конец электрогенератора 1 жестко закреплен в корпусе 4. По наружному диаметру корпуса 4 закреплен внешний конус 5 усилителя скорости ветра. На другом торце корпуса 4 на валу 6 электрогенератора 1 размещено центростремительное колесо 7 с лопатками 8. На наружном диаметре центростремительного колеса 7 установлен сопловой аппарат 9. Снаружи центростремительного колеса 7 сопловой аппарат закрыт крышкой 10, жестко закрепленной на корпусе 4. На крышке 10 установлен флюгер 11. Размещение электрогенератора 1 внутри конуса 2 позволяет установить ветроэнергетическую установку на мачте 12 с подшипниковым узлом 13 при любых погодных условиях.
Ветроэнергетическая установка работает следующим образом.
Ветровой поток, обладающий напором, воздействует на лопасти, установленные на внутреннем конусе 2 турбины 3 усилителя скорости ветра, при этом турбина 3 вращает вал электрогенератора 1, на втором валу 6 которого через корпус 4 установлено центростремительное колесо 7 с лопатками 8. Подкрученный турбиной 3 поток поступает в наружную полость соплового аппарата 9 и через сопловой аппарат 9 на лопатки 8 центростремительного колеса 7, вращая второй вал 6 электрогенератора 1, в результате чего энергия ветрового потока преобразуется в электроэнергию. Выходной поток центростремительного колеса 7 дополнительно воздействует на флюгер 11, укрепленный на крышке 10, позволяя ветроэнергетической установке легко вращаться на мачте 12 через подшипниковый узел 13.
Таким образом, заявленная конструкция ветроэнергетической установки позволяет уменьшить габариты силового блока за счет размещения электрогенератора во внутреннем конусе усилителя ветра, а также уменьшить потери воздуха через центростремительное колесо.
Источники информации
1. Патент РФ №2310090 С1 от 26.02.2006, F03D 1/04 (прототип).
2. Патент РФ №2124142 от 27.12.1998 (аналог).
2. Патент РФ 2191288 С1 от 11.03.2001, F03D 7/04.
3. Патент РФ 2358152 С1 от 27.09.2007, F03D 11/00.
4. Патент РФ 2377437 С1 от 02.07.2008, F03D 11/04.