ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АГРЕГАТ

2003129322
МГЖ 6: F03D 1/02
ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКРШ АГРЕГАТ
Изобретение относится к ветроэнергетике, а более конкретно - к ветроэлектрическим агрегатам с двумя лопастными колесами.
Известно устройство для преобразования энергии ветра в электрическую энергию (патент США 4213047, МПК F03D 1/02, опубл. 15.06.80), содержащее корпус, на обоих концах которого установлено два лопастных колеса, одно из которых соединено с внутренним, а другое - с наружным роторами электрогенератора. Для того, чтобы второе лопастное колесо получало такую же энергию ветра, что и первое, оно установлено от него на достаточно большом расстоянии. Но поскольку электродвигатель размещен на переднем конце корпуса, то есть возле первого лопастного колеса, для передачи вращения на ротор от второго колеса приходится использовать вал большой длины. Это создает проблемы, связанные с вибрацией вала.
Известен ветроэлектрический агрегат (авт. свид. СССР 1333821, МПК F03D 1/02, опубл. 30.08.87) , содержащий поворотное основание, электрогенератор с двумя роторами, два лопастных колеса, одно из которых соединено с валом первого ротора электрогенератора, установленным на подшипниках на основании, а второе соединено со вторым ротором электрогенератора, установленным на подшипниках на валу первого ротора. Лопасти лопастных колес развернуты в разные стороны для вращения роторов в противоположные стороны. Для решения проблемы вибрации в этом ветроэлектрическом агрегате основание выполнено в виде предварительно поджатой скобы, которая оказывает растягивающее действие на вал и тем самым уменьшает его вибрации.
Однако оба описанных устройства обладают общим недостатком: они являются довольно громоздкими.
В основу изобретения поставлена задача создать компактный ветроэлектрический агрегат с двумя лопастными колесами, вращающимися в противоположные стороны.
Согласно изобретению эта задача решается тем, что радиус одного лопастного колеса примерно равен радиусу окружности, на котором находятся нижние концы лопастей второго лопастного колеса, и лопастные колеса расположены одно возле другого. Лопасти обоих лопастных колес могут быть расположены в одной плоскости. Однако предпочтительно, чтобы лопасти лопастного колеса меньшего радиуса выступали в направлении против ветра относительно лопастей лопастного колеса большего радиуса. В этом случае нет необходимости выполнять держатели лопастей наружного лопастного колеса в виде кронштейнов, что упрош;ает и облегчает конструкцию. Возможность размещать лопастные колеса в одной плоскости или в плоскостях, находящихся близко одна возле другой, появилась благодаря тому, что в этой конструкции лопасти одного лопастного колеса не перекрывают лопасти другого лопастного колеса, и отпала необходимости разносить лопастные колеса на расстояние, на котором потеря энергии ветрового потока после прохождения первого лопастного колеса на втором лопастном колесе уже не ощущается. Заявленная конструкция является компактной и обладает меньшей массой, чем конструкция с двумя разнесенными вдоль оси лопастными колесами. При этом эквивалентная потребляемая энергия ветра и электрическая мощность обеспечивается за счет выбора соответствующих диаметров лопастных колес и количества лопастей в каждом лопастном колесе. Для того, чтобы минимизировать влияние потока воздуха, движущегося от центра лопастного колеса меньщего радиуса в радиальном направлении на лопастное колесо большего радиуса, предпочтительно использовать отражатель. Отражатель может быть выполнен в виде цилиндрического кольца и прикреплен либо к наружным концам лопастей лопастного колеса меньшего радиуса, либо к внутренним концам лопастей лопастного колеса большего радиуса. Возможен также облегченный вариант, когда отражатель выполнен виде отрезков цилиндрического кольца, которые прикреплены к наружным концам лопастей лопастного колеса меньшего радиуса. Лопасти лопастного колеса меньшего радиуса могут быть наклонены к лопастям лопастного колеса большего радиуса и тогда отражатель может не применяться, поскольку уменьшается влияние потока воздуха, движущегося от центра лопастного колеса меньшего радиуса в радиальном направлении нд лопастное колесо большего радиуса. Для того, чтобы продуктивно использовать поток воздуха проходящий по центру лопастного колеса меньщего радиуса, желательно впереди него устанавливать конусообразный обтекатель, который направляет поток воздуха на лопасти.
Фиг. 1 - вид сбоку первого варианта осуществления изобретения;
Фиг. 2 - вид сбоку второго варианта осуществления изобретения;
Фиг. 3 - вид сбоку третьего варианта осуществления изобретения;
Фиг. 4 - вид сбоку четвертого варианта осуществления изобретения;
Фиг. 5 - вид спереди первых четырех вариантов осуществления изобретения;
Фиг. 6 - вид сбоку пятого варианта осуществления изобретения;
Фиг. 7 - вид сбоку шестого варианта осуществления изобретения;
Фиг. 8 - вид спереди пятого и шестого вариантов осуществления изобретения
Фиг. 9 - вид сбоку седьмого варианта осуществления изобретения;
Фиг. 10-вид сбоку восьмого варианта осуществления изобретения;
Фиг. 11 - вид спереди седьмого и восьмого вариантов осуществления изобретения.
Фиг. 12 - вид сбоку девятого варианта осуществления изобретения;
Фиг. 13 - вид сбоку десятого варианта осуществления изобретения;
Фиг. 14 - вид спереди девятого и десятого вариантов осуществления изобретения.
Ветроэлектрический агрегат содержит поворотное основание 1, электрогенератор с двумя роторами 2 и 3, установленными на подшипниках с возможностью вращения. К валу ротора 2 прикреплено лопастное колесо 4 меньщего радиуса, а к ротору 3 прикреплено лопастное колесо 5 большего радиуса с разворотом лопастей в сторону, противоположную развороту лопастей лопастного колеса 4. Оба лопастных колеса находятся в направлении против ветра впереди основания 1.
В вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг. 1, 6, 9, 12, лопасти обоих лопастных колес расположены в одной плоскости, поэтому для того, чтобы лопасти обоих лопастных колес не соприкасались, лопастное колесо 4 имеет радиус RI, несколько меньший радиуса окружности R2, на котором находятся нижние концы лопастей лопастного колеса 5.
В вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг. 2, 3, 7, 10, 13, радиусы RI и Кз почти равны, но лопасти лопастного колеса 4 и лопастного колеса 5 находятся не в одной плоскости, а близко одно возле другого. Минимальное расстояние между ними достаточным для того, чтобы лопасти обоих лопастных колес не соприкасались. В принципе, в этом варианте радиус RI может быть даже несколько большим радиуса R2. Ч видно на фиг. 8 и 14, либо в виде отрезков цилиндрического колеса, как это видно на фиг. И. В вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг. 1, 2, 3, 4, отражатель отсутствует. В вариантах, показанных на фиг. 3 и 4, лопасти колеса меньшего радиуса 4 наклонены к лопастям колеса большего радиуса 5, причем в варианте по фиг. 3, концы лопастей заходят за плоскость, в которой расположено лопастное колесо 5. Во всех вариантах осушествления изобретения применен конусообразный обтекатель 7, установленный впереди лопастного колеса меньшего радиуса. При работе ветроэлектрического агрегата весь ветровой поток (показан стрелками) без потерь попадает сразу на оба лопастных колеса 4, 5. Взаимовлияние ветровых потоков от прохождения обоих лопастных колес сведено до минимума. Лопастные колеса вращаются в противоположные стороны, вращая в противоположные стороны роторы 2, 3 генератора. Относительная скорость вращения роторов равна сумме скоростей вращения роторов. Ей пропорциональна наводимая в генераторе электродвижущая сила и, соответственно, мощность генератора.
МОГИЛЕВСЬКИЙ  Валентин Михайлович
Патентний пов1рений УкраУни реестр. №13