ВЕТРОАГРЕГАТ

Полезная модель относится к ветроэнергетике и может быть использована для привода генераторов электростанций.
Известен ветроагрегат, содержащий рабочее колесо с вертикальной осью вращения, на котором установлены с возможностью поворота вокруг вертикальных осей лопасти, имеющие индивидуальный механизм поворота в виде флюгера, кинематически соединенного с осью поворота лопасти. (Патент РФ №2193688, кл. F03D 7/06, 2002 (аналог)).
Известен карусельный ветродвигатель, содержащий вертикальный вал, к которому прикреплены неподвижные лопасти, связанные через шарниры с подвижными лопастями. (Патент РФ №2319858, кл. F03D 3/00, 2008 (аналог)).
Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков является ветроагрегат, содержащий жестко закрепленное на приводном вертикальном валу и размещенное в кожухе с возможностью вращения ветроколесо с лопастями. (Патент РФ №2006662, кл. F03D 1/02, 1994 (прототип)).
Недостатком известного решения является недостаточная степень использования кинетической энергии ветрового потока, что не позволяет обеспечить высокий коэффициент полезного действия агрегата.
При создании полезной модели решалась задача повышения степени использования кинетической энергии ветрового потока.
Технический результат - создание безмачтового ветроагрегата, работающего в диапазоне использования метеорологической скорости ветра менее 3 м/сек.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в ветроагрегате, содержащем жестко закрепленное на приводном вертикальном валу и размещенное в кожухе с возможностью вращения ветроколесо с лопастями, согласно ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, кожух выполнен в виде пространственной конструкции, состоящей из расположенных друг над другом крышки с центральным отверстием для монтажа ветроколеса с лопастями и днищем с центральным отверстием для выхода конца приводного вертикального вала ветрового колеса, при этом крышка и днище кожуха соединены друг с другом рядом равномерно расположенных по периметру ребер, каждое из которых жестко прикреплено к крышке и к днищу, причем каждое из ребер выполнено выступающим за пределы днища, при этом выступающая часть нижней
стороны ребра расположена под углом к плоскости днища, а каждая пара выступающих частей нижних сторон рядом стоящих ребер жестко соединена соответствующей ей нижней панелью.
При этом согласно полезной модели, каждое из ребер выполнено составным из основного ребра, расположенного внутри пределов крышки и днища, и сменного ребра, соединенных между собой посредством элементов крепления.
При этом согласно полезной модели, крышка и днище корпуса выполнены квадратными, а ребра расположены по диагоналям квадратов и посередине каждой из сторон квадратов.
Отличительной особенностью заявленного ветроагрегата является то, что кожух ветроагрегата имеет развитую площадь ветроулавливания, причем переменную по высоте, что позволяет использовать заявленный ветроагрегат как в режиме метеорологической скорости ветра менее 3 м/сек, что составляет 20% от общего ветрового баланса, когда работа традиционных ветростанций невозможна, так и в штормовом и шквальном режиме. Конструкция кожуха ветроагрегата позволяет устанавливать ветроагрегат без мачты непосредственно на поверхности земли, на крыше зданий и сооружений.
Полезная модель поясняется описанием конкретного примера ее выполнения и прилагаемыми чертежами, где на:
фиг.1 изображен общий вид ветроагрегата (в разрезе), рассматривать совместно с фиг.2.
фиг.2 - вид сверху (взаимное расположение ветроколеса с лопастями, кожуха и ребер). На них же показано формирование воздушного потока.
Ветроагрегат содержит жестко закрепленное на приводном вертикальном валу 1 и размещенное в кожухе 2 с возможностью вращения ветроколесо 3 с жестко установленными на нем лопастями 4.
Кожух 2 выполнен в виде пространственной конструкции, состоящей из расположенных друг над другом крышки 5 с центральным отверстием для монтажа ветроколеса 3 с лопастями 4, закрываемым крышкой 6 и днищем 7 с центральным отверстием 8 для выхода конца 9 приводного вертикального вала 1 ветроколеса. Крышка 5 и днище 7 могут быть выполнены металлическими, например, из листовой стали, в виде круга или в виде квадрата, как это показано в нашем примере.
Крышка 5 и днище 7 кожуха 2 соединены друг с другом рядом равномерно
расположенных по периметру ребер 10. Каждое из ребер 10 также может быть выполнено из металла, например, из листовой стали. Каждое из ребер 10 жестко прикреплено, например, посредством сварки, к крышке 5 и к днищу 7.
Каждое из ребер 10 выполнено выступающим за пределы крышки 5 и днища 7, при этом выступающая часть 11 нижней стороны ребра 10 расположена под углом к плоскости днища 7, ЗНАЧИТЕЛЬНО РАСШИРЯЯ ГАБАРИТНЫЕ РАЗМЕРЫ ДОННОЙ ЧАСТИ КОЖУХА 2.
Каждая пара выступающих частей 11 нижних сторон рядом стоящих ребер 10 жестко соединена соответствующей ей нижней панелью 12.
Каждое из ребер 13 может быть выполнено составным из основного ребра 10, расположенного внутри пределов крышки и днища, и сменного ребра 14, соединенных между собой посредством элементов крепления, например, болтовых соединений. Основные ребра 10 могут иметь форму вытянутых прямоугольников, верхние торцы которых приварены к крышке 5, а нижние торцы - приварены к днищу 7. Каждое из сменных ребер 14 может иметь форму неправильной прямоугольной трапеции, нижнее основание которой является выступающей частью 11 нижней стороны соответствующего ребра 13 и, как уже было сказано выше, расположена под углом вниз к плоскости днища 7, значительно расширяя габаритные размеры донной части кожуха 2.
Если крышка 5 и днище 7 кожуха 2 выполнены квадратными, то ребра 10 могут быть расположены по диагоналям квадратов крышки 5 и днища 7 и посередине каждой из сторон этих квадратов, т.е. в виде ряда равномерно расположенных по периметру квадратов ребер 10 (фиг.2).
Ветроколесо 3 может иметь традиционную для них конструкцию, т.е. может быть выполнено в виде жестко закрепленного на приводном вертикальном валу 1, кинематически, например, посредством шкива, связанном с приводом 15 генератора, например, посредством зубчатой или ременной передачи, цилиндра, на наружной поверхности которого закреплены лопасти 4, причем лопасти могут быть расположены традиционно, т.е. как прямо вдоль образующей цилиндра, так и под углом к нему. Приводной вертикальный вал 1 закреплен традиционно посредством, например, подшипников качения 16.
Устройство работают следующим образом.
Кожух 2, как уже было сказано выше, выполненный в виде пространственной
конструкции, состоящей из крышки 5 и днища 7, жестко соединенных ребрами 10, которые в свою очередь соединены с ребрами 13 и между собой в донной части панелями 12, а в верхней части крышкой 5 традиционными средствами, например, анкерными болтами, жестко закрепляют, например, на крыше дома, на земле, снегу, льдине. Ветроколесо 3 с лопатками 4 устанавливают внутри кожуха 2 через центральное отверстие 6 в крышке 5 кожуха 2, при этом конец приводного вертикального вала 1, выводят через центральное отверстие 8 днища 7, и устанавливают на нем шкив для соединения с приводом 15 генератора. Ветроагрегат готов к работе. Воздушный поток независимо от направления ветра попадает в один из проходов между соседними ребрами 13 и крышкой 5 кожуха 2 и панелью 12 сжимается и усиленный выбрасывается через зауженный выход кожуха 2 на ветроколесо 3 с лопатками 4, в результате чего ветроколесо 3 раскручивается, превращая энергию воздушного потока во вращательное движение вала и кинематически связанного с ним электрогенератора, энергия которого аккумулируется и подается потребителю. «Отработанный» воздушный поток выходит через «подветренные», нерабочие в данный момент, проходы между ребрами 10, расширяясь и придавая тем самым дополнительный импульс для вращения ветроколеса.
Таким образом, создан безмачтовый ветроагрегат, кожух которого имеет развитую площадь ветроулавливания, причем переменную по высоте, что позволяет использовать заявленный ветроагрегат как в режиме метеорологической скорости ветра менее 3 м/сек, что составляет 20% от общего ветрового баланса, когда работа традиционных ветростанций невозможна, так и в штормовом и шквальном режиме.