Ветрогенератор (варианты)
WIND GENERATORS (OPTIONS)

Настоящее изобретение относится к области энергетики, ветровой энергетике и, в частности, может быть использовано в качестве ветровых электростанций.
Известна проблема разрушения ветровых электростанций при сильных ветровых порывах из-за поломки систем передачи силовых воздействия.
Известна ветровая ветроэнергетическая установка, содержащая ветрогенератор с лопастной ветровой турбиной с вертикальным валом вращения, неподвижный воздухонаправляющий аппарат с основанием и крышкой, электрогенератор, соединенный с вертикальным валом ветровой турбины, блок управления, дополнительный источник электроэнергии, защитный кожух, оснащенный консолью и шарнирным валом, связанный с электрогенератором. Кроме того, дополнительно имеется общий вал, установленный внутри защитного кожуха и соединенный с шарнирным валом и вертикальным валом вращения ветрогенератора через передаточные механизмы, дополнительный источник электроэнергии выполнен в виде ветровоспринимающего рабочего органа, имеющего форму воздушного купола с прикрепленными к последнему стропами, и гибкий вал, соединенный одним концом жестко с подвижной консолью защитного кожуха, другим концом гибкий вал подвижно соединен с незакрепленными на воздушном куполе концами строп, объединенными вместе в одной точке механизмом, обеспечивающим вращение воздушного купола относительно гибкого вала, см. RU 2501973, F03D 3/02, F03D 5/06 от 12.04.2012.
Существенным недостатком известной конструкции является недостаточная надежность конструкции и невысокая эксплуатационная надежность, что снижает эффективность выработки электроэнергии, наличие трения вращения и скольжения в передаточных и опорных механизмах, их разрушение, а также неполное использование силы и давления воздушного потока на ветротурбину из-за торможения его лопастей набегающим воздушным потоком.
Целью настоящего изобретения является достижение технического результата по повышению надежности, исключению трения в опорных узлах, снижению трения в узлах передачи, исключению возможности разрушения при сильных порывах ветра, во время бурь и ураганов.
Указанный технический результат первого варианта достигается тем, что корпус выполнен сетчатым в виде флюгера, вдоль продольной оси передней цилиндрической части которой горизонтально расположен плоский магнит, на переднем конце которого установлена ветровая ловушка, выполненная в виде боковой поверхности полого усеченного конуса, при этом задняя сторона магнита опирается на диск, за которым установлена пружина, прижимающаяся к задней стенке корпуса, по внутренней поверхности цилиндрического корпуса размещена катушка, а магнит опирается на опоры с колесами на конце, входящими в прикрепленные к внутренней поверхности цилиндрической части корпуса желобы.
Указанный технический результат второго варианта достигается тем, что в ветрогенераторе, содержащем корпус, предлагается корпус выполнить сетчатым в виде флюгера, в передней цилиндрической части которого предлагается установить скользящую вдоль продольной оси подвижную катушку с внутренним неподвижно закрепленным вдоль ее продольной оси плоским магнитом, задний конец катушки контактирует с опорной стенкой, прижимающейся к пружине, при этом катушка опирается на установленные в желобах на внутренней поверхности корпуса шаровые опоры, на переднем конце катушки предлагается установить ветровую ловушку, выполненную в виде боковой поверхности полого усеченного конуса, кроме того, магнит предлагается закрепить неподвижно на штанге через щель в опорной стенке.
Изобретение поясняется графическими материалами. На фиг. 1 представлена конструкция первого варианта ветрогенератора, на фиг. 2 представлен фрагмент конструкции перемещения магнита, на фиг. 3 представлена конструкция второго варианта ветрогенератора, на фиг. 4 представлен фрагмент крепления плоского магнита 3.
Ветрогенератор первого варианта включает:
1 сетчатый флюгерный корпус;
2 плоский магнит;
3 ветровую ловушку;
4 опорный диск;
5 пружину;
6 катушку;
7 шаровые опоры;
8 колеса;
9 желобы.
Ветрогенератор второго варианта включает:
1 сетчатый, выполненный в форме флюгера, корпус;
2 плоский магнит;
3 ветровую ловушку;
4 опорный диск;
5 пружину;
7 шаровые опоры.
Ветрогенератор первого варианта состоит из сетчатого флюгерного корпуса 1 внутри которого горизонтально, вдоль продольной оси, установлен плоский магнит 2, наружный конец которого содержит ветровую ловушку 3, выполненную в виде боковой поверхности полого усеченного конуса, см. фиг. 1. Задний конец магнита 2 через опорный диск 4 сжимается к пружине 5. Магнит 2 опирается на шаровые опоры 7, в данном примере три, разнесенные на 120°, внешние концы которых опираются на колеса 8, установленные в размещенных на внутренней поверхности корпуса 1 желобах 9.
Ветрогенератор второго варианта состоит из сетчатого флюгерного корпуса 1 в котором горизонтально, вдоль продольной оси, установлен плоский магнит 2, задний конец которого через щель в опорный диск 4 закреплен на штанге 9 на задней стенке корпуса 1, см. фиг. 4. Задняя кромка катушки 6 упирается в опорный диск 4, который контактирует с пружиной 5. На внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1 ветрогенератора размещены шаровые опоры 7, по которым перемещается катушка 6. Передняя часть катушки 6 имеет ветровую ловушку 3, выполненную в виде пустотелого усеченного конуса, см. фиг. 3.
С ветрогенератором работают следующим образом. Одиночный ветрогенератор закрепляют на подвижной опоре или объединяют в группу однотипных ветрогенераторов, закрепляя их на подвижном тросе (не показано).
В силу своей флюгерной формы ветрогенератор ориентируется в пространстве так, что открытая цилиндрическая часть корпуса 1 направлена навстречу ветру. В первом варианте ветровой воздушный поток через ветровую ловушку 3 воздействует на плоский магнит 2, который на опорах 7 с колесами 8, установленными в желобах 9, перемещается внутри катушки 6. Магнит 2 перемещается внутри корпуса 1 ветрогенератора и через опорный диск 4 сжимает пружину 5. Так как воздушный поток действует порывами, то в интервалах между порывами ветра пружина 5 разжимается и выталкивает магнит 2 к внешнему концу корпуса 1. Новый воздушный поток вновь воздействует на ветровую ловушку 3 и магнит 2 снова сжимает пружину 5. После нового ослаблении давления ветрового потока пружина 5 вновь разжимается, возвращая магнит 2 к наружному концу корпуса 1 ветрогенератора. Такие перемещения магнита 2 относительно неподвижной катушки 6 наводят в ней ЭДС и электрический ток, который поступает к потребителю электроэнергии для последующего преобразования и использования.
Во втором варианте воздушный поток, воздействуя на ветровую ловушку 3 ветрогенератора, установленную на переднем конце катушки 6, перемещает ее на шаровых опорах 7 внутрь цилиндрического корпуса 1. При этом задний край катушки 6 через опорную стенку 4 сжимает пружину 5, которая при последующем ослаблении давления ветрового потока разжимается и выталкивает катушку 6 к переднему краю корпуса 1. В данном случае витки катушки 6 пересекают силовые линии магнита 2, вследствие чего в катушке 6 генерируется ЭДС и электрический ток, который подается потребителю электроэнергии для преобразования и использования.
Таким образом, в настоящем изобретении представлен существенно упрощенный механизм передачи ветровых усилий на электрогенератор. В данной конструкции исключено трение вращения, тем самым исключена возможность поломки и разрушение зубчатых передач. Это исключает частые поломки элементов передаточного механизма силового воздействия ветра на электрогенератор, повышает его надежность и увеличивает его срок службы. Также следует отметить полное использование силы воздушного потока в заявленном изобретении вследствие отсутствия традиционных вращающихся лопастей.
Заявленное изобретение является новым, ранее неизвестным, что говорит о его соответствии критерию патентоспособности - новизна.
Заявленный ветрогенератор может быть изготовлен на любом предприятии приборостроительного или радиоэлектронного профиля, что говорит о его соответствии критерию патентоспособности - промышленная применимость.