ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2070989

ВЕТРОАГРЕГАТ

ВЕТРОАГРЕГАТ

Имя изобретателя: Болотов Роберт Александрович; Черепанова Людмила Ивановна
Имя патентообладателя: Болотов Роберт Александрович; Черепанова Людмила Ивановна
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 1996.12.27

Использование: в ветроэнергетике. Сущность изобретения: повышение КПД обеспечивается тем, что ветроагрегат содержит преобразователь энергии 14, выполненный в виде чередующихся пластин 15, 16, причем пластины 15 установлены в пазах приводного вала 13, а пластины 16 - в пазах корпуса преобразователя 14. При этом зазоры между пластины 15, 16 заполнены жидкостью с высоким значением динамической вязкости, например, этиленгликолем. Кроме того, на корпусе преобразователя 14 могут быть установлены концентрические кольца 17 и 18, каждое из которых выполнено из двух слоев 19 и 20, причем слой 19 выполнен из неэлектропроводного материала, а слой 20 - из электропроводного материала и разделен на изолированные друг от друга участки, соединенные между собой перемычками 23 и 24. Кольцо 17 имеет внутреннюю полость 22, заполненную охлаждающей жидкостью. При работе ветроагрегата тепло, выделяющееся при трении слоев в вязкой жидкости, передается через корпус преобразователя 14 кольцам 18, а от них посредством перемычек 23 и 24 - кольцам 17, охлаждаемым жидкостью в полостях 22. Нагретая жидкость передает тепло потребителю. Термопары, образованные участками колец 17 и 18 и последовательно соединенные перемычками 23 и 24, образуют источник постоянного тока, также идущего потребителю.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для энерготеплообеспечения как промышленных, так и коммунально-бытовых объектов.

Известна ветроэнергетическая установка по а.с. N 1163029, содержащая ветродвигатель 1, кинематически соединенный с ним компрессор 2, связанный с электрическим генератором 3, турбину 4, рессиверы 5 и 6 высокого и низкого давления.

Эта установка имеет ряд существенных недостатков:

большие потери энергии в компрессоре, газоходах, генераторе и газовой турбине;

низкое использование сжатого воздуха для преобразования его энергии в электрическую энергию, не выше 50%

Известна также ветроустановка по а.с. N 1650950. Это устройство взято автором за прототип.

Ветроустановка содержит опору 1, вал 2 с ветроколесом 3, связанный с валом 2 гидронасоса 4 и подключенный к нему с образованием циркуляционного контура 5 гидромотора 6. К гидромотору 6 подключен электрогенератор 19.

Это устройство имеет ряд существенных недостатков:

потери энергии в механической части гидронасоса и соединительных трубах гидролиний, в электрическом генераторе и гидромоторе;

низкое использование жидкости для преобразования ее энергии в электрическую энергию (не выше 50%).

Целью настоящего изобретения является устранение перечисленных недостатков и повышение КПД установки.

Эта задача решена в заявляемом ветроагрегате, содержащем ветродвигатель, преобразователь энергии и регулятор мощности.

Ветроагрегат отличается тем, что преобразователь энергии выполнен в виде чередующихся пластин, причем, один ряд пластин установлен в пазы приводного вала, а второй ряд пластин установлен в пазы корпуса преобразователя, а зазоры между пластинами заполнены жидкостью с высоким значением динамической вязкости (например этиленгликоль). На корпусе преобразователя установлены концентрические кольца, соединенные между собой металлическими перемычками: внешние кольца содержат внутренние полости для циркуляции охлаждающей жидкости, причем поверхность каждого кольца содержит два слоя: наружный - металлический, внутренний неэлектропроводный (например, окись алюминия). Проводящий слой разделен на изолированные друг от друга участки, к которым приварены металлические перемычки с образованием спаев термопар. Крыло ветродвигателя закреплено эксцентриситетом относительно оси вращения посредством шарнира, на котором установлена торсионная пружина.

Повышение КПД ветроагрегата обеспечивается практически полным превращением механической энергии ветродвигателя в тепловую энергию за счет внутреннего трения вязкой жидкости.

Часть тепловой энергии преобразуется в электрическую без механических потерь посредством последовательно-параллельного соединения спаев термопар, расположенных на конценрических кольцах. При превышении скорости ветра выше определенного значения центробежная сила, развиваемая движущимся крылом, изменяет его пространственное положение за счет воздействия последнего на торсионную пружину, тем самым уменьшая передаваемую мощность ветродвигателя преобразователю.

общий вид ветроагрегата

Заявляемый ветроагрегат представлен на прилагаемых чертежах, где на фиг. 1 изображен общий вид ветроагрегата; на фиг.2 вид сверху его пластин; на фиг.3 вид сверху крыльев ветроагрегата; на фиг.4 вид сверху термопар.

Он содержит крылья 1, установленные с эксцентриситетом относительно оси вращения на рамах 2. Рамы 2 посредством шарниров 3 закреплены к корпусу подшипникового узла 4 посредством диска 5. Крылья 1 подпружинены торсионной пружиной 6 и установлены на рамах 2 в шарнирах 3. Корпус 4 посредством двух радиальных подшипников 7 и опорного подшипника 8 установлен на опоре 9. На диске 5 установлены пальцы 10, на которых закреплен фланец 11 с торсионом 12. Торсион 12 посредством полумуфты соединен с валом 13 преобразователя 14. Вал 13 преобразователя 14 посредством радиальных подшипников установлен в крышках преобразователя 14. На валу 13 закреплены пластины 15, которые своими выступами установлены в пазы вала 13. В пазы корпуса преобразователя 14 установлены пластины 16. Пластины 15 и 16 помещены в вязкую жидкость. На корпусе преобразователя 14 установлены кольца 17 и 18, каждое выполнено из двух слоев 19 и 20. Слой 19 выполнен из неэлектропроводного материала (например, окись алюминия), слой 20 выполнен из электропроводного материала и разделен на изолированные друг от друга участки 21. Кольцо 17 содержит внутреннюю полость 22, которая заполнена охлаждающей жидкостью. Участки 21 колец 17 и 18 соединены между собой металлическими перемычками 23 и 24, образующими с участками 21 последовательно соединенные спаи термопар.

Устройство работает следующим образом: при обтекании профиля крыла 1 ветром возникает аэродинамическая сила пропорциональная квадрату скорости ветра, которая через рамы 2 передает крутящий момент посредством торсиона 12 на вал 13 преобразователя 14. Если скорость ветра превышает определенное значение, то центробежная сила пропорциональная скорости вращения крыла 1 создает подъемную силу, которая изменяет пространственное положение крыла 1 относительно потока ветра, в результате чего уменьшается аэродинамическая сила крыла 1. Вал 13 приводит во вращение пластины 15 относительно неподвижных пластин 16. За счет вязкого трения между пластинами 15 и 16 в жидкости выделяется тепловая энергия, которая пропорциональна площади пластин и скорости их относительного перемещения. За счет теплопроводности тепло, выделяемое в вязкой жидкости, передается кольцам 18 через корпус преобразователя 14. Тепло от колец 18 посредством перемычек 23 и 24 передается кольцам 17, а тепло от колец 17 собирается из полостей 22 охлаждающей жидкостью. Отобранное тепло охлаждающей жидкостью передается потребителю. Термопары, образованные участками 21 колец 17 и 18, и последовательно-соединенными перемычками 23 и 24 образуют источник постоянного тока с ЭДС равной

n(Eт1 Ет2),

где n число последовательно-соединенных термопар;

Ет1 ЭДС термопары при температуре Т1 (температура кольца 17);

Ет2 ЭДС термопары при температуре Т2 (температура кольца 18).

вид сверху пластин ветроагрегата
вид сверху крыльев ветроагрегата
вид сверху термопар ветроагрегата

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Ветроагрегат, содержащий ветродвигатель и преобразователь энергии, отличающийся тем, что преобразователь энергии выполнен в виде чередующихся пластин, причем один ряд пластин установлен в пазы приводного вала, а второй ряд пластин установлен в пазы корпуса преобразователя, при этом зазоры между пластинами заполнены жидкостью с высоким значением динамической вязкости, например этиленгликолем.

2. Ветроагрегат по п. 1, отличающийся тем, что на корпусе преобразователя установлены концентрические кольца, соединенные между собой металлическими перемычками, причем внешние кольца содержат внутренние полости, а на поверхность каждого кольца нанесено по два слоя: наружный металлический и внутренний неэлектропроводный, например окись алюминия, при этом проводящий слой разделен на изолированные друг от друга участки с приваренными к ним металлическими перемычками.

3. Ветроагрегат по п. 2, отличающийся тем, что крыло закреплено с эксцентриситетом относительно их оси вращения посредством шарнира.

Версия для печати


вверх