Ветровая энергетическая установка с усилителем оттока отработанного воздуха

Ветровая энергетическая установка с усилителем оттока отработанного воздуха
Полезная модель относится к области ветроэнергетики, а именно к устройствам для получения электроэнергии.
Известно устройство ветроэнергетической установки (патент RU 74670, дата публикации 10.07.2008 г.). Полезная модель содержит ветроэнергетическую установку, содержащую установленную на фундаменте опору, на верхней части которой жестко установлен блок-каркас с двенадцатью входными соплами на его вертикальной для входа потока воздуха поверхности и с диффузором для выхода потока воздуха на его верхней крышке, установленную в блок - каркасе ветровую турбину, жестко связанную с вертикальным валом, который имеет кинематическую связь с электрогенератором посредством тормозной гидравлической системы с маховиком, нижнего редуктора, который выполнен в виде заднего моста автомобиля, корпус которого жестко связан с фундаментом, и муфты, при этом вертикальный вал установлен в подшипниках с возможностью вращения, а опора выполнена секционной. Данное устройство принято в качестве ближайшего аналога.
Однако эта энергоустановка характеризуется недостаточными функциональными возможностями. Главным недостатком аналога является недостаточный КПД.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель является увеличение коэффициента полезного действия энергетической установки.
Технический результат направлен на создание недорогого, простого в изготовлении и эксплуатации ветроэнергетического устройства для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию вращения ветрового колеса с дальнейшим преобразованием в электрическую энергию.
Указанный технический результат достигается посредством энергетической установки с усилителем оттока отработанного воздуха, содержащей установленную на железобетонном фундаменте опору, причем вертикальный вал ветроколеса имеет кинематическую связь с электрогенератором, при этом опора закреплена через резьбовое соединение на анкерных болтах; к верхней части опоры прикреплено опорное поворотное устройство при помощи резьбового соединения и подшипников для перемещения подвижного корпуса ветродвигателя, а к верхней части подвижного корпуса ветродвигателя прикреплен через резьбовое соединение усилитель оттока отработанного воздуха; к подвижному корпусу ветродвигателя с безветренной стороны через резьбовое соединение прикреплен стабилизатор флюгерного типа, с ветреной стороны установлено входное сопло; стабилизатор давления шиберного типа внутри ветродвигателя.
На фиг. 1 представлен общий вид ветровой энергетической установки, на фиг. 2 изображен вид сверху.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Ветровая энергетическая установка с усилителем оттока отработанного воздуха», содержит установленную на железобетонном фундаменте (14) опору (13), которая закреплена через резьбовое соединение. К верхней части опоры (13) закрепляется с помощью резьбового соединения и подшипников (7) опорное поворотное устройство (8) для перемещения подвижного корпуса (3) ветродвигателя. К верхней части подвижного корпуса (3) ветроколеса прикрепляется через резьбовое соединение усилитель оттока отработанного воздуха (5). Вертикальный вал (2) ветроколеса (1) имеет кинематическую связь с электрогенератором (11) через систему подшипников (7). У основания поверхности земли к системе вертикальных рабочих валов установленных в подшипники (7) и резьбовое соединение прикреплен автомобильный диск (9) с гидравлической системой торможения для остановки вращения вертикального вала (2), редуктор (10) через вал (2) и соединительную муфту (12), который установлен в подшипниках (7), прикреплен к автомобильному диску (9) с гидравлической системой торможения и остановки вертикального вала (2), соединительная муфта (12) соединяет жестко редуктор (10) с электрогенератором (11). К подвижному корпусу (3) ветродвигателя с безветренной стороны через резьбовое соединение прикреплен стабилизатор флюгерного типа (6), с ветреной стороны устанавливается входное сопло (4), а внутри ветродвигателя имеется стабилизатор давления шиберного типа (на чертеже не показан).
Первым существенным признаком, достаточным для достижения указанного выше технического результата, является наличие рабочих органов усилителя оттока отработанного воздуха (5) и ветрового двигателя состоящего из: ветрового колеса (1), которое имеет кинематическую связь с электрогенератором (11), стабилизатора флюгерного типа (6), подвижного корпуса (3), входного сопла (4).
Вторым существенным признаком достаточным для достижения указанного выше технического результата является наличие рабочих органов: стабилизатор давления (шиберного типа) внутри ветрового двигателя, действие которых в случае сильных и буревых порывов ветра позволяют поддерживать работу ветродвигателя в режиме близким к режиму максимальной мощности. Также наличие такого устройства в значительной степени уменьшат текущие затраты и увеличат срок службы ветровой энергетической установки.
Устройство работает следующим образом:
Воздушный поток действует на стабилизатор флюгерного типа (6), вследствие этого действия выполняется поворот подвижного корпуса ветроколеса (3), так как он установлен на опорно-поворотном устройстве (8), что фиксирует положение входного сопла (4). Воздушный поток, проходя через входное сопло (4), сжимается вследствие его конструктивной особенности пропорционально соотношению наружной площади входа и внутренней площади; все это приводит в совокупности к увеличению аэродинамической силы и увеличению силового воздействия на лопастные элементы ветрового колеса (1) ветрового двигателя, что приводит к вращательному моменту ветрового колеса (1) ветрового двигателя, состоящего из вертикального вала ветрового колеса (2) и прикрепленных к нему лопастных элементов, который передает при помощи кинематической связи вращающий момент на электрогенератор (11). Воздушный поток воздуха, взаимодействуя с лопастными элементами ветроколеса (1) затормаживается, что приводит к уменьшению аэродинамической скорости потока и падению кинетической энергии.
Усилитель оттока отработанного воздуха (5) нижним диаметром соответствует верхнему диаметру подвижного корпуса ветродвигателя, при этом верхний диаметр выпускного воздуховода (5) меньше на 30%, что способствует увеличению скорости воздушного потока, внутри ветродвигателя.
Усилитель оттока отработанного воздуха (5) обеспечивает эффективный отток отработанного воздуха из ветрового двигателя.
При помощи работы редуктора (10) обороты рабочего вала увеличиваются и его выходной вал жестко соединяется с электрогенератором (11) при помощи соединительной муфты (12). Воздушный поток, взаимодействуя с лопастными элементами ветроколеса (1), завихрятся и затормаживается, наличие в данной конструкции усилителя оттока отработанного воздуха (5) обеспечивает эффективный отток отработанного воздуха из ветродвигателя, что позволяет снизить до 70% потерю скорости воздушного потока внутри ветродвигателя.
Предложенная конструкция устройства для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию вращения ветрового колеса с дальнейшим преобразованием в электрическую отличается высокой технологичностью, отсутствием дорогих материалов и минимальной потребностью в механической обработке материалов. Энергетическая установка с усилителем оттока отработанного воздуха имеет относительно простую конструкцию, в первую очередь, по причине того, что для ее производства не требуется высокотехнологичного оборудования. Основными деталями ветряных энергетических установок являются стабилизатор флюгерного типа (6), электрогенератор(11), автомобильный диск с гидравлической системой торможения (9), для остановки вертикального вала (2) ветроколеса (1), усилитель оттока отработанного воздуха (5), подвижный корпус ветродвигателя (3), входное сопло (4), стабилизатор давления шиберного типа внутри ветродвигателя.