Курсовая работа: Проектирование и изготовление ветродвигателя

При своем качении вперед-назад на валах 5 траверсы 6 толкают (или тянут за собой) консольные балки 23, а ролики 24, размещенные на концах консольных балок 23, взаимодействуют с ободом 25 инерциального элемента 20 так, что инерциальный элемент 20, установленный на направляющих 16, получает от балок 23 импульсы поступательного (или возвратного) движения, при этом храповые муфты 21, 22 инерциального элемента 20 взаимодействуют с винтовой поверхностью вала 13. Когда инерциальный элемент 20 перемещается в одну сторону (на фиг.2 показана стрелкой), работает муфта 21 на участке вала 14 и передает вращение инерциальному элементу 20, муфта 22 при этом не работает. При движении в противоположную сторону муфта 22, работавшая до этого вхолостую, включится в работу на участке вала 15, муфта 21 выключится из работы. Таким образом, инерциальный элемент 20 все время подкручивается в одну сторону. Консольные балки 23 совершают рабочий ход, отклоняясь от оси пластинчатого вала 13, при этом смещается точка приложения сил на ободе 25 инерциального элемента 20, вращающегося в роликах 24. Ролики 24 при возвратно-поступательном перемещении консольных балок 23 перемещаются с последними по рабочей плоскости инерциального элемента 20, передавая ему качение траверс 6. Инерциальный элемент 20, перемещаясь по горизонтальным направляющим 16, передает вращение поворотной раме 18, установленной на подшипниках 19. Закрепленное на перегородке 17 рамы 18 зубчатое колесо 29 передает вращение зубчатому колесу 28, закрепленному на валу генератора 27.

При ветровом потоке чрезмерно большой силы лопатки 10 в рамах 9 устанавливаются под углом к направлению ветра, а не поперек.

Предложенная ветровая энергетическая установка позволяет повысить мощность на валу генератора за счет обеспечения возможности существенного увеличения рабочих размеров «парусов».

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ветровая энергетическая установка, содержащая горизонтальную платформу с флюгером, вертикальным валом и закрепленной на нем раздвижной радиальной траверсой, шарнирно связанной с тележками, установленными с возможностью возвратно-поступательного движения по направляющим, поворотные лопатки, установленные на вертикальных осях в опорных рамках, закрепленных на тележках, и электрогенератор, кинематически связанный с лопатками винтовым валом с закрутками встречного направления, отличающаяся тем, что, с целью повышения мощности, установка снабжена дополнительным вертикальным валом и закрепленной на нем дополнительной радиальной траверсой, концы траверс шарнирно связаны балками, установленными с возможностью возвратно-поступательного движения параллельно одна другой и рабочей поверхности флюгера, размещенной в вертикальной плоскости и проходящей через вертикальные валы, поворотные лопатки установлены на вертикальных осях в опорных рамах, каждая из которых жестко закреплена на балке, а кинематическая связь с электрогенератором выполнена в виде шарнирно соединенных с траверсами консольных балок, передающих возвратно-поступательное движение инерциальному элементу, установленному с возможностью вращения на горизонтальных направляющих поворотной рамы и снабженному храповыми муфтами, контактирующими каждая на своем участке с винтовой поверхностью, разделенной на два участка, закрутка которых выполнена в противоположные стороны.

Приложение 4

ВЕТРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Имя изобретателя: Ефимов Г.И.; Абдурашитов Ш.Р.

Имя патентообладателя: Уфимский научно-исследовательский и конструкторский институт промышленного строительства

Адрес для переписки:

Дата начала действия патента: 1993.04.28

Использование: в ветроэнергетике, в частности в устройствах, преобразующих энергию ветра в электрическую. Сущность изобретения: повышение мощности ветродвигателя путем увеличения скорости потока воздуха обеспечивается тем, что ветроэлектростанция, содержащая концентратор потока воздуха в виде шатра, ветроколесо 8, генератор электротока 9, инерционный аккумулятор 10 энергии, при этом в центре концентратора установлена цилиндрическая вытяжная труба, а внутри шатра соосно с ним установлен конус с вогнутой поверхностью. Внутренняя поверхность шатра и наружная поверхность конуса 4 соединены между собой перегородками 5, образующими сужающиеся воздушные каналы, направленные от периферии к центру и снизу вверх в цилиндрическую вытяжную трубу, в которой размещено ветроколесо 8 на вертикальном валу 7, передающем вращение от ветроколеса 8 на вал генератора электротока 9 и инерционного аккумулятора 10 энергии. На верхней части перегородок 5 установлены шарнирно заслонки 12 для перекрытия потока воздуха. Конструкция ветроэлектростанции позволяет увеличить площадь захватывающего потока воздуха и весь потока направить на ветроколесо 8 в вытяжную трубу, что в несколько раз увеличит скорость потока, а значит, и мощность ветродвигателя. Мощность ветродвигателя можно увеличить и за счет подачи в рабочую полость концентратора отработанных горячих потоков газа или воздуха, полученных путем сжигания утилизированного топлива.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области нетрадиционных источников энергии, в частности к устройствам, преобразующим энергию ветра в энергию электрическую.

Известен ветродвигатель Колобушкиных (а. с. СССР N 1211448, кл. F 03D 1/04), содержащий башню с окнами, внутри которой установлен поворотный аппарат с флюгерной лопастью, направляющий попавший в окна поток ветра вверх к ветроколесу. Ветроколесо представляет собой комбинированную конструкцию из горизонтального ветроколеса с ободом, на котором установлены вертикальные лопасти, воспринимающие потоки воздуха, попавшие в верхние окна башни. Ветроколесо установлено на вертикальном валу, передающем вращение на вал генератора электротока.

К недостаткам ветродвигателя Колобушкиных следует отнести относительную громоздкость и сложность конструкции как поворотной части ветродвигателя, так и самого ветроколеса, что значительно снизит и общий КПД электродвигателя и годовой ресурс его работы, ибо ветер при малых скоростях не сможет включить его в работу.

Известен ветроэлектрический агрегат (а. с. СССР N 1307078, кл. F 03D 1/04), содержащий генератор, ветроколесо и концентратор энергии ветра.

Недостатком этого изобретения является то, что эффективность концентратора низка, ибо он обеспечивает частичную концентрацию потока воздуха. Проходящий же с боков и сверху ветроколеса поток воздуха уходит не работая, н отдавая своей энергии агрегату.

Наиболее близким по конструкции к предлагаемому является техническое решение ветроагрегата (Д.де Рензо "Ветроэнергетика", Москва, 1982 г. перевод с английского В.В.Зубарева, под редакцией Я.И.Шефтера, с. 32). Ветроагрегат представляет собой усеченный конус в виде шатра с приподнятыми над землей краями для свободного прохода воздуха под конусом в любом направлении.

В горловине конуса установлены ветроколеса на вертикальном валу, который передает от ветроколеса вращение на генератор электротока или инерционный аккумулятор (типа маховика). Над конусом установлены поворотные направляющие лопасти для завихрения потока воздуха. Часть свободно проходящего под конусом воздуха поднимается вверх в горловину к ветроколесу. Проходя через установленные под углом лопасти поток завихряется и дополнительно засасывает воздух из конуса. При этом величина потока воздуха и его скорость увеличиваются, что повышает эффективность работы ветроагрегата.

К недостаткам описанного ветроагрегата относится то, что основная часть потока воздуха, попавшего под приподнятый шатер (открытый свободно во все стороны), пройдет насквозь без отдачи своей энергии. И только часть потока поднимается вверх в горловину к ветроколесам.

Задача изобретения повышение мощности ветроустановки за счет захвата широкого потока воздуха и концентрации его в узкий, но высокоскоростной поток.

Эта задача решается тем, что в ветроэлектростанции, содержащей концентратор потока воздуха, выполненный в виде приподнятого над землей шатра, ветроколесо с вертикальным валом, генератор электротока и инерционный аккумулятор, на горловине шатра концентратора установлена вертикальная вытяжная труба, в полости которой и установлено одно или несколько ветроколес на вертикальных валах, кинематически связанных с валом генератора электротока и инерционным аккумулятор, а внутри шатра расположен конус с вогнутой поверхностью, причем внутренняя поверхность шатра и наружная поверхность конуса соединены между собой вертикальными перегородками, образующими сужающиеся воздушные каналы, направленные от периферии шатра к центру и снизу вверх к вертикальной вытяжной трубе и лопастям ветроколес, а на верхней части перегородок установлены шарнирно заслонки, регулирующие величину движущегося к ветроколесам потока воздуха, причем в воздушных каналах концентратора размещены устройства для сжигания газа или подачи потоков горячего воздуха.

Так как мощность ветроэлектростанции имеет кубическую зависимость от скорости ветра, обдувающего ветроколесо (Шефтер Я.И. Рождественский И.В. "Ветронасосные и ветроэлектрические агрегаты", Москва, 1967 г.), то для повышения мощности ветроэлектростанции выгоднее идти путем увеличения скорости ветра, обдувающего ветроколесо, чем путем увеличения диаметра последнего. Теоретически увеличение скорости ветра с помощью концентратора в 4-5 раз может дать увеличение мощности электростанции, соответственно в 64- 125 раз по сравнению с ветроагрегатом, имеющим такой же диаметр ветроколеса, работающего при обычной внешней скорости, без концентрации потока воздуха.

Поэтому в предполагаемом изобретении для преобразования энергии ветра в энергию электрическую применен, как и в известном, круговой шатер с приподнятыми краями, опирающийся на опоры, но, в отличие от него, шатер снаружи на горловине имеет вертикальную вытяжную трубу, а внутри шатра установлен конус с вогнутой поверхностью. Конус и шатер соединены между собой вертикальными перегородками. Перегородки образуют замкнутые сужающиеся воздушные каналы, открытые широкой частью для входа потока воздуха и узкой частью для выдачи суженного и ускоренного потока в вертикальную вытяжную трубу, в которой установлены ветроколеса на вертикальных валах. Таким образом весь воздушный поток, входящий в шатер, пройдет через вытяжную трубу (через ветроколеса), но уже с более высокой скоростью, чем скорость наружного ветра.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12