Ветроэнергетическая установка малой мощности турбинного типа

Полезная модель относится к области ветроэнергетики. Установка содержит поворотную горизонтально расположенную головку, размещенную на вертикальной мачте, выполненной в виде стального опорного стержня, в осевой выточке которого жестко установлен вертикально рабочий стальной стержень, на цилиндрической поверхности последнего установлен первый опорный подшипник, выполненный в виде двух спаренных подшипников, для установки на него поворотной головки, поворотная головка выполнена в виде жестко соединенных между собой торцами входного конфузора, турбинного отсека и выходного диффузора, с которыми вверху жестко соединен плоский флюгер, а внизу жестко соединены соответственно и между собой передний лонжерон, шарнирная опора и задний лонжерон, к шарнирной опоре внизу жестко присоединены стальные косынки, в турбинном отсеке на переднем конце горизонтального вала установлены направляющий аппарат конусоцилиндрической формы, а на нем трехступенчатая турбина, выполненная в виде трех спаренных ветроколес, на втором и третьем опорных подшипниках с крестовидными опорами в турбинном отсеке и в диффузоре установлен с возможностью вращения горизонтальный вал, к заднему концу которого посредством муфты подсоединен электрогенератор, установленный в диффузоре вместе с третьим опорным подшипником в обтекаемой капсуле с крестовидными опорами, на выходе конфузора установлена металлическая сетка. Это позволяет увеличить активный ветропоток воздуха на входе в конфузор, аэродинамически увеличивать скорость и энергию потока на турбину.

Полезная модель относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам малой мощности для получения электрической энергии.

Известна ветроэнергетическая установка, содержащая поворотную головку, размещенной на вертикальной мачте посредством опорного подшипника. К поворотной головке прикреплено устройство ориентации установки по ветру, которое выполнено в виде флюгера и горизонтальной штанги, жестко связывающей флюгер поворотной головкой. На поворотной головке установлен турбинный отсек, выполненный в виде цилиндрического патрубка. К переднему торцу турбинного отсека прикреплен входной конфузор, который служит для концентрации набегающего воздушного потока. Конфузор имеет определенную аэродинамическую форму, обеспечивающую сжатие воздушного потока без образования турбулентного течения воздуха в пристенных его зонах. В качестве такой аэродинамической формы целесообразно использовать хорошо известную в аэродинамике форму сопла Лаваля. К заднему торцу турбинного отсека прикреплен режектор, который создает разряжение на выходе турбинного отсека и, тем самым, ускоряет движение воздушного потока в турбинном отсеке. Внутри турбинного отсека на общем горизонтальном валу установлены два ветроколеса. На переднем конце горизонтального вала установлен направляющий аппарат, выполненный в виде конуса с гладкой поверхностью, вершина которого направлена навстречу набегающему ветровому потоку. На заднем конце горизонтального вала закреплен электрогенератор, корпус которого жестко связан с турбинным отсеком посредством радиальных пилонов (см. описание изобретения к патенту РФ 2235900, МПК F03D 1/04, публикация 10.09.2004).

Недостатком известной установки является:

1. Режекторы для выхода потока отработанного воздуха направлены перпендикулярно оси установки, что создает отрицательную нагрузку на поворотный шарнир для ориентации по ветру.

2. Наличие удлиненного флюгера, ввиду недостатка в конструкции режекторов.

3. Отсутствие электрической схемы и информации о ее работоспособности, надежности и долговечности для подачи электротока к потребителю.

Задачей предлагаемой полезной модели является

1. Повысить эффективность ветроэнергетической установки малой мощности турбинного типа за счет совершенствования конструкции конфузора и применения прямоточного диффузора-режектора.

2. Исключение в установке удлиненного флюгера для ориентации по направлению ветра.

3. Применение безфлюгерной установки для создания компактности, за счет стационарного флюгера, жестко смонтированного непосредственно в конструкции и лонжеронов для надежности и долговечности.

4. Получение электрической энергии, в первую очередь, для индивидуальных потребителей с помощью компактных установок.

Сущность полезной модели заключается в следующем. Ветроэнергетическая установка, содержащая поворотную горизонтально расположенную головку, размещенную на вертикальной мачте, выполненной в виде стального опорного стержня, в осевой выточке которого жестко установлен вертикально рабочий стальной стержень, на цилиндрической поверхности последнего установлен первый опорный подшипник, выполненный в виде двух спаренных подшипников, для установки на него поворотной головки, поворотная головка выполнена в виде жестко соединенных между собой торцами входного конфузора, турбинного отсека и выходного диффузора, с которыми вверху жестко соединен плоский флюгер, а внизу жестко соединены соответственно и между собой передний лонжерон, шарнирная опора и задний лонжерон, к шарнирной опоре внизу жестко присоединены стальные косынки, в турбинном отсеке на переднем конце горизонтального вала установлены направляющий аппарат конусоцилиндрической формы, а на нем трехступенчатая турбина, выполненная в виде трех спаренных ветроколес, на втором и третьем опорных подшипниках с крестовидными опорами в турбинном отсеке и в диффузоре установлен с возможностью вращения горизонтальный вал, к заднему концу которого посредством муфты подсоединен электрогенератор, установленный в диффузоре вместе с третьим опорным подшипником в обтекаемой капсуле с крестовидными опорами, на выходе конфузора установлена металлическая сетка. Кроме того установка отличается тем, что соотношение внутренних диаметров на входе в конфузор, турбинного отсека и на выходе диффузора равно 2,22, соотношение внутреннего диаметра на выходе диффузора и наибольшего диаметра обтекаемой капсулы равно 2,0.

Это позволяет увеличить активный ветропоток воздуха на входе в конфузор, аэродинамически увеличивать скорость и энергию потока на турбину.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 показана ветроэнергетическая установка, общий вид в разрезе.

Ветроэнергетическая установка содержит поворотную горизонтально расположенную головку 1, размещенную на вертикальной мачте 2, выполненной в виде стального опорного стержня, в осевой выточке которого жестко установлен вертикально рабочий стальной стержень 3, на цилиндрической поверхности последнего установлен первый подшипник 4, выполненный в виде двух спаренных подшипников, для установке на него поворотной головки 1. поворотная головка 1 выполнена в виде жестко соединенных между собой торцами входного конфузора 5, турбинного отсека 6 и выходного диффузора 7, с которыми вверху жестко соединен плоский флюгер 8, а внизу жестко соединены соответственно и между собой передний лонжерон 9, шарнирная опора 10 и задний лонжерон 11, к шарнирной опоре 10 внизу жестко присоединены стальные косынки 12. в турбинном отсеке 6 на переднем конце горизонтального вала 13 установлены направляющий аппарат 14 конусноцилидрической формы на нем трехступенчатая турбина 15, выполненная в виде трех спаренных ветроколес. На втором и третьем опорных подшипниках 16 и 17 с крестовидными опорами 18 в турбинном отсеке 6 и диффузоре 7 установлен с возможностью вращения горизонтальный вал 13, к заднему концу которого посредством муфты 19 подсоединен электрогенератор 20, установленный в диффузоре 7 вместе с третьим опорным подшипником 17 в обтекаемой капсуле 21 с опорами 18. На входе конфузора 5 установлена металлическая сетка 22.

Ветроэнергетическая установка работает следующим образом. В конфузоре строго ориентированного за счет стационарного флюгера, жестко смонтированного в конструкции, ветропоток воздуха сжимается и с увеличенной скоростью направляется на лопасти трехступенчатой ветротурбины, которая вращается на рабочем валу, жестко связанным с электрогенератором в обтекаемой капсуле, расположенной в диффузоре-режекторе. Воздушный отработанный поток воздуха после ветротурбины направляется в диффузор-режектор, который создает разряжение и прямой выход в атмосферу.

Заявленная полезная модель позволяет увеличить активный ветропоток воздуха на входе в конфузор, аэродинамически увеличивать скорость и энергию потока на турбину.

1. Ветроэнергетическая установка малой мощности турбинного типа, содержащая поворотную горизонтально расположенную головку, размещенную на вертикальной мачте, выполненной в виде стального опорного стержня, в осевой выточке которого жестко установлен вертикально рабочий стальной стержень, на цилиндрической поверхности последнего установлен первый опорный подшипник, выполненный в виде двух спаренных подшипников, для установки на него поворотной головки, поворотная головка выполнена в виде жестко соединенных между собой торцами входного конфузора, турбинного отсека и выходного диффузора, с которыми вверху жестко соединен плоский флюгер, а внизу жестко соединены соответственно и между собой передний лонжерон, шарнирная опора и задний лонжерон, к шарнирной опоре внизу жестко присоединены стальные косынки, в турбинном отсеке на переднем конце горизонтального вала установлены направляющий аппарат конусоцилиндрической формы, а на нем трехступенчатая турбина, выполненная в виде трех спаренных ветроколес, на втором и третьем опорных подшипниках с крестовидными опорами в турбинном отсеке и в диффузоре установлен с возможностью вращения горизонтальный вал, к заднему концу которого посредством муфты подсоединен электрогенератор, установленный в диффузоре вместе с третьим опорным подшипником в обтекаемой капсуле с крестовидными опорами, на выходе конфузора установлена металлическая сетка.

2. Установка по п.1, отличается тем, что соотношение внутренних диаметров на входе в конфузор, турбинного отсека и на выходе диффузора равно 2,22, соотношение внутреннего диаметра на выходе диффузора и наибольшего диаметра обтекаемой капсулы равно 2,0.