Вітроенергетична установка

Реферат: Вітроенергетична установка містить ферму з біговою доріжкою, на якій на колесах установлений пристрій прийому кінетичної енергії вітру, з'єднаний приводом з генератором електричного струму. Бігова доріжка виконана у вигляді кільцевого рейкового шляху, а пристрій прийому кінетичної енергії вітру - у вигляді центрального вертикального вала з лопатями й ведучим шківом привода генератора, а також периферійними вертикальними валами з лопатями, з'єднаними горизонтальними валами за допомогою конічних передач із центральним вертикальним валом. Пристрій прийому кінетичної енергії вітру установлений на рамі, яка оснащена вільно встановленими колесами, а горизонтальні приводні вали - жорстко закріпленими колесами, що опираються на рейковий шлях. Лопаті центрального й периферійних валів розташовані східчасто в горизонтальних площинах без перекривання одної іншою. UA 104272 C2 (12) UA 104272 C2 UA 104272 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до області енергетики, конкретно до установок для вироблення електричної енергії від дії вітрового потоку. Він може знайти застосування при спорудженні вітроенергетичних установок середньої й великої потужності. Відома вітросилова установка, що містить пристрій приймання кінетичної енергії вітру, з'єднаний із приводом вала генератора електричного струму (Авторське свідоцтво СРСР SU 1712652 А1, Кл. МПК F03D 3/00, 1989 р. Аналог). Недолік установки - мала вироблювана потужність, складність і металоємність пристрою прийому кінетичної енергії вітру. Відома також вітроенергетична установка, що містить ферму з біговою доріжкою, на якій на роликах установлена рама із пристроєм прийому кінетичної енергії вітру, з'єднаним із приводом генератора електричного струму (Патент України UA 60389 C2, Кл. МПК F 03D 3/00, 2003 р. Найбільш близький аналог). Пристрій приймання кінетичної енергії вітру містить вертикальний вал з несучими елементами, на якому закріплені лопаті, зубчасте колесо й розташовані в горизонтальній площині плити із втулками. У втулках установлені П-подібні рамки й закріплені на пальцях лопаті, з'єднані із противагами. П-подібні рамки мають стояки з Г-подібними лапами й роликами, які опираються на бігову доріжку. Недолік установки - мала ефективність вироблення електроенергії в результаті малого використання вітрового потоку, який відбивається від лопатей і не повністю створює корисну роботу, складність конструктивних елементів і кінематичних зв'язків, а також велика металоємність. Зазначена установка має ряд загальних суттєвих ознак із заявленою установкою, вона більш ефективна в порівнянні з іншими аналогами, має близький технічний результат і прийнята нами як найбільш близький аналог. Загальними суттєвими ознаками найбільш близького аналога з установкою, що заявляється, є: вітряна енергетична установка, що містить ферму з біговою доріжкою, на якій на колесах установлений пристрій приймання кінетичної енергії вітру, з'єднаний приводом з генератором електричного струму. Технічна задача й результат винаходу - підвищення ефективності вироблення електроенергії за рахунок застосування додаткових валів з лопатями, з'єднаних по типу планетарної передачі зі шківом привода генератора електричного струму. Технічна задача й результат досягаються тим, що вітряна енергетична установка містить ферму з біговою доріжкою, на якій на колесах установлений пристрій приймання кінетичної енергії вітру, з'єднаний приводом з генератором електричного струму. Новим є те, що бігова доріжка виконана у вигляді кільцевого рейкового шляху. Пристрій прийому кінетичної енергії вітру виконаний у вигляді центрального вертикального вала з лопатями й ведучим шківом привода генератора, а також периферійними вертикальними валами з лопатями, з'єднаними горизонтальними валами за допомогою конічних передач із центральним вертикальним валом. Пристрій установлений на рамі, яка оснащена вільно встановленими колесами, а горизонтальні вали - жорстко закріпленими колесами, що опираються на рейковий шлях. Лопаті центрального й периферійних валів розташовані східчасто в горизонтальних площинах без перекривання одної іншою. Причинно-наслідковий зв'язок нових ознак та технічного результату, що досягається, полягає в наступному: - виконання бігової доріжки у вигляді кільцевого рейкового шляху дозволило рівномірно розподілити масу пристрою прийому кінетичної енергії вітрового потоку на обидві рейки й запобігти його перекиданню при штормових поривах вітру; - виконання пристрою прийому кінетичної енергії вітру у вигляді центрального вертикального вала з лопатями й шківом привода генератора, а також периферійними валами з лопатями, з'єднаними з горизонтальними валами за допомогою конічних передач по типу планетарної передачі, дозволило підвищити ефективність вироблення електроенергії від дії вітрового потоку; - оснащення горизонтальних валів жорстко закріпленими колесами, а рами - вільно встановленими колесами, що опираються на рейковий шлях, дозволило рамі установки переміщатися на колесах навколо центрального приводного вала, а жорстко закріпленими колесами на горизонтальних приводних валах - забезпечити передачу додаткового обертаючого моменту центральному приводному валу; - розташування лопатей центрального й периферійних валів східчасто в горизонтальних площинах без перекривання одної іншою, дозволило без перешкод від інших лопатевих роторів приймати ними вітровий потік. 1 UA 104272 C2 5 10 15 20 25 30 35 На фіг. 1 показана схема вітроенергетичної установки, вид збоку в поздовжньому розрізі; фіг.2 - розріз А-О-Б на фіг.1, показаний пристрій прийому кінетичної енергії вітру, який закріплений на рамі з опорними колесами. Вітроенергетична установка (фіг.1 і 2) містить остов 1 і пристрій 2 прийому кінетичної енергії вітру, з'єднаний з генератором 3 електричного струму. Остов 1 являє собою горизонтальну плиту 4 із центральним вікном 5 і рейковим шляхом 6, який установлено на стояках 7, закріплених на бетонній основі 8. Під плитою 4 на рамці 9 установлений генератор 3 електричного струму. Пристрій 2 приймання кінетичної енергії вітру являє собою раму, виконану у вигляді чотирьох пар радіальних балок 10, з'єднаних тангенціальними балками 11, 12 і розпірками 13. На балках 11 змонтовані стійкі 14, а в середині балок 12 - стійки 15 із закріпленими відповідно горизонтальними плитами 16 і 17 з корпусами 18 і 19 підшипників. У цих корпусах на підшипниках відповідно встановлені центральний 20 і периферійні 21 вертикальні вали з ребрами 22, на яких закріплені лопаті 23 з увігнутою робочою поверхнею. Знизу кожного вала 21 установлена конічна шестерня 24, а знизу вала 20 - конічна шестерня 25 і приводний шків 26, з'єднаний пасовою передачею з генератором 3. Знизу балок 11 і 12 симетрично вертикальним валам 20 і 21 прикріплені корпуса 27 підшипників, у яких установлені горизонтальні вали 28. На кожному валу 28 установлені конічні шестерні 29, 30, що входять у зачеплення з конічними шестернями 24, 25 і жорстко закріплені колеса 31 і 32, що опираються на рейковий шлях 6. Колеса 32 мають менший діаметр, ніж колеса 31. На балках 10 вільно встановлені колеса 33, що також опираються на рейковий шлях 6. Установка працює в такий спосіб. Вітровий потік захоплюється всіма лопатями 23, закріпленими на ребрах 22 центрального провідного вала 20 і периферійних валів 21, і обертає ці вали. Вал 20 передає обертання шківу 26, а вали 21 за допомогою конічних шестерень 24 і 29 передають обертання горизонтальним валам 28, які конічними шестернями 30 передають обертання на шестерню 25 вала 20. Одночасно колеса 31 і 32, жорстко закріплені на горизонтальних валах 28, перекочуються по рейковому шляхові 6 і додатково передають зазначеним валам обертаючі моменти, які також передаються на центральний ведучий вал 20. Таким чином, від вітрового потоку обертаються в одному напрямку центральний 20 і периферійні вали 21, увігнуті лопаті 23 яких ефективно захоплюють вітровий потік, який при їхньому зустрічному русі обтікає опуклу поверхню й зменшує опір їх обертанню. Вали 20 і 21, установлені на підшипниках у корпусах 18 і 19, закріплених на плитах 16 і 17 стійок 14 і 15 забезпечують жорсткість конструкції пристрою 2 приймання вітрової енергії. Радіальні балки 10, а також тангенціальні балки 11, 12 і розпірки 13 створюють жорстку раму, на яку опираються стійки 14 і 15 пристрою 2. Застосування вітрової енергетичної установки, що заявляється, дозволяє при невеликих витратах створити ефективний засіб вироблення електричного струму від дії вітрового потоку. Вона може бути виготовлена без застосування спеціальних устаткування й технології в будь-якому сільському населеному пункті й забезпечити його потреби в дешевій електроенергії. 40 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 Вітроенергетична установка, що містить ферму з біговою доріжкою, на якій на колесах установлений пристрій прийому кінетичної енергії вітру, з'єднаний приводом з генератором електричного струму, яка відрізняється тим, що бігова доріжка виконана у вигляді кільцевого рейкового шляху, а пристрій прийому кінетичної енергії вітру - у вигляді центрального вертикального вала з лопатями й ведучим шківом привода генератора, а також периферійними вертикальними валами з лопатями, з'єднаними горизонтальними валами за допомогою конічних передач із центральним вертикальним валом, установленими на рамі, яка оснащена вільно встановленими колесами, а горизонтальні приводні вали - жорстко закріпленими колесами, що опираються на рейковий шлях, при цьому лопаті центрального й периферійних валів розташовані східчасто в горизонтальних площинах без перекривання одної іншою. 2 UA 104272 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3