Вітроенергетична установка мілінського ю.м.

Реферат: Вітроенергетична установка містить щоглу, направляючий апарат, робоче колесо, обтікач та електрогенератор. Щогла виконана у вигляді двох труб, встановлених вертикально, з'єднаних телескопічно упорним підшипником. Нижня труба більшого діаметра опирається на фундамент, її верхня частина закріплена розтяжками до анкерів. На вершині верхньої труби щогли шарнірно закріплений двоконсольний вал, виконаний у вигляді труби. На одній його консолі закріплені: шарнірно - дворядна втулка, з'єднана спицями з ободом, причому на зовнішній поверхні обода закріплена низка лопатей, з'єднаних кінцями із зовнішнім ободом з відігнутою кромкою у вигляді конфузора, утворюючи направляючий апарат, що обертається, та жорстко дворядна втулка, з'єднана спицями з ободом, причому на зовнішній поверхні обода закріплена низка лопатей, з'єднаних кінцями зовнішнім ободом з відігнутою кромкою у вигляді дифузора, утворюючи робоче колесо. На дворядній втулці направляючого апарата та на іншій консолі вала закріплені зубчасті колеса, зчеплені з проміжним зубчастим колесом, закріпленим шарнірно на верхній трубі щогли. З'єднані співвісно, шарнірно та, за допомогою зубчатих коліс, кінематично рухомий направляючий апарат та робоче колесо, виконані з можливістю обертання у протилежних напрямках. Обід направляючого апарата затінений обтікачем, закріпленим до верхньої труби щогли утримувачем та кронштейном. На зовнішній поверхні зовнішнього обода направляючого апарата закріплена низка підковоподібних магнітів, а на зовнішній поверхні зовнішнього обода робочого колеса закріплена низка індукційних обмоток так, що при обертанні направляючого апарата та робочого колеса індукційні обмотки перетинають магнітний потік підковоподібних магнітів. Початки та кінці обмоток з'єднані між собою та провідниками електричного струму трижильного кабелю, прокладеного через порожнину вала, а його провідники з'єднані з трикільцевим колектором, закріпленим на вільній консолі вала. З UA 108049 C2 (12) UA 108049 C2 колектором контактують струмознімні щітки, закріплені на кронштейні і з'єднані провідниками проміжного кабелю з струмопередавальними щітками, закріпленими на кронштейні, що контактують з трикільцевим колектором, закріпленим на вершині нижньої труби щогли, з'єднаним провідниками трижильного кабелю із споживачем електричної енергії. UA 108049 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до засобів отримання енергії з відновлюваних джерел, зокрема перетворення енергії вітрового потоку в електричну енергію і може використовуватися в теплоенергетиці, енергетиці та інших галузях. Відома вітроенергетична установка Мілінського Ю.М., що містить щоглу з розтяжками, нерухомий направляючий апарат з обтікачем, робоче колесо, передачу та електрогенератор [1]. Недоліком вітроенергетичної установки є те, що вироблена робочим колесом механічна потужність направляється електрогенератору через передачу-редуктор, де втрачається частина виробленої енергії, це ускладнює конструкцію, збільшує матеріалоємність та зменшує ККД вітроенергетичного агрегату, що зменшує ефективність вітроенергетичної установки. Найбільш близькою за технічною суттю є вітроенергетична установка Мілінського Ю.М., що містить щоглу з розтяжками, шарнірно закріплений вал, рухомий направляючий апарат, що обертається, обтікач, робоче колесо, передачу та електрогенератор [2]. Недоліком вітротурбоенергетичної установки є те, що механічна потужність, що виробляється направляючим апаратом, що обертається, та робочим колесом направляється електрогенератору через передачу-редуктор, де втрачається частина виробленої енергії, це ускладнює конструкцію, збільшує матеріалоємність та зменшує ККД вітроенергетичного агрегата, що зменшує ефективність вітроенергетичної установки. Задача винаходу - підвищення ефективності вітроенергетичної установки. Поставлена задача вирішується тип, що у вітроенергетичній установці, що містить щоглу, направляючий апарат, що обертається, обтікач, робоче колесо та електрогенератор, згідно з винаходом, щогла виконана у вигляді двох труб, встановлених вертикально, з'єднаних телескопічно упорним підшипником, нижня труба більшого діаметра опирається на фундамент, її верхня частина закріплена розтяжками до анкерів, на вершині верхньої труби щогли шарнірно закріплений двоконсольний вал, виконаний у вигляді труби, на одній його консолі закріплені: шарнірно - дворядна втулка, з'єднана спицями з ободом, причому на зовнішній поверхні обода закріплена низка лопатей, з'єднаних кінцями із зовнішнім ободом з відігнутою кромкою у вигляді конфузора, утворюючи направляючий апарат, що обертається, та жорстко - дворядна втулка, з'єднана спицями з ободом, причому на зовнішній поверхні обода закріплена низка лопатей, з'єднаних кінцями зовнішнім ободом з відігнутою кромкою у вигляді дифузора, утворюючи робоче колесо, на дворядній втулці направляючого апарата та на іншій консолі вала закріплені зубчасті колеса, зчеплені з проміжним зубчастим колесом, закріпленим шарнірно на верхній трубі щогли, з'єднані співвісно, шарнірно та, за допомогою зубчатих коліс, кінематично рухомий направляючий апарат та робоче колесо виконані з можливістю обертання у протилежних напрямках, обід направляючого апарата затінений обтікачем, закріпленим до верхньої труби щогли утримувачем та кронштейном, на зовнішній поверхні зовнішнього обода направляючого апарата закріплена низка підковоподібних магнітів, а на зовнішній поверхні зовнішнього обода робочого колеса закріплена низка індукційних обмоток так, що при обертанні направляючого апарата та робочого колеса індукційні обмотки перетинають магнітний потік підковоподібних магнітів, початки та кінці обмоток з'єднані між собою та провідниками електричного струму трижильного кабелю, прокладеного через порожнину вала, а його провідники з'єднані з трикільцевим колектором, закріпленим на вільній консолі вала, з колектором контактують струмознімні щітки, закріплені на кронштейні і з'єднані провідниками проміжного кабелю зі струмопередавальними щітками, закріпленими на кронштейні, що контактують з трикільцевим колектором, закріпленим на вершині нижньої труби щогли, з'єднаним провідниками трижильного кабелю із споживачем електричної енергії. Приклад практичного використання винаходу показаний на кресленні: вітроенергетична установка Мілінського Ю.М. у осьовому перерізі. Вітроенергетична установка Мілінського Ю.М. складається зі щогли, виконаної з двох труб 1, 2, встановлених вертикально і з'єднаних телескопічно упорним підшипником 3. Нижня труба 1 більшого діаметра опирається на фундамент 4 і утримується розтяжками 5, закріпленими до анкерів 6. Верхній кінець труби 2 шарнірно з'єднаний з двоконсольним валом 7, виконаним у вигляді труби. На одній його консолі закріплені: шарнірно - дворядна втулка 8, з'єднана спицями 9 з ободом 10, причому на зовнішній поверхні обода 10 закріплена низка лопатей 11, з'єднаних кінцями із зовнішнім ободом 12 з відігнутою кромкою у вигляді конфузора, утворюючи рухомий направляючий апарат, що обертається, виконуючий функцію робочого колеса, та жорстко дворядна втулка 13, з'єднана спицями 14 з ободом 15, причому на зовнішній поверхні обода 15 закріплена низка лопатей 16, з'єднаних кінцями із зовнішнім ободом 17, з відігнутою кромкою у вигляді дифузора, утворюючи робоче колесо. На дворядній втулці 8 направляючого апарата та на вільній консолі вала 7 закріплені зубчасті колеса 18, 19, зчеплені із зубчастим колесом 20, шарнірно закріпленим на верхній трубі 2 щогли. З'єднані співвісно, шарнірно та, за допомогою 1 UA 108049 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 зубчатих коліс, кінематично рухомий направляючий апарат та робоче колесо утворюють осьову турбіну та виконані з можливістю обертання у протилежних напрямках. Обід 10 направляючого апарата затінений обтікачем 21, закріпленим на верхній трубі 2 кронштейном 22 та утримувачем 23. На зовнішній поверхні зовнішнього обода 12 рухомого направляючого апарата закріплена низка підковоподібних магнітів 24, а на зовнішній поверхні зовнішнього обода 17 робочого колеса закріплена низка індукційних обмоток 25 так, що при обертанні робочих елементів осьової турбіни індукційні обмотки 25 перетинають магнітний потік підковоподібних магнітів 24. Початки та кінці індукційних обмоток 25 з'єднані між собою та провідниками трижильного кабелю 26, прокладеного через порожнину вала 7 і з'єднаного провідниками з трикільцевим колектором 27, закріпленим на кінці вала 7. З колектором 27 контактують струмознімні щітки 28, закріплені на кронштейні 22, утворюючи електричний генератор трифазного струму. Струмознімні щітки 28 з'єднані провідниками проміжного кабелю 29 з струмопередавальними щітками 30, закріпленими до кронштейна 22, вони контактують з трикільцевим колектором 31, закріпленим на вершині труби 1 щогли, з'єднаним провідниками передавального кабелю 32 із споживачем електричної енергії. Вітроенергетична установка працює наступним чином. Сила аеродинамічного тиску вітрового потоку діє на дифузорну поверхню зовнішнього обода 17 робочого колеса і обертає та утримує вітроенергетичний агрегат навколо осі труб 1, 2 щогли так, що вісь вала 7 осьової турбіни паралельна напрямку руху вітрового потоку. При цьому вітровий потік взаємодіє з обтікачем та конфузорною частиною зовнішнього обода 12 направляючого апарата, збільшує швидкість і у вигляді кільцевого потоку направляється на лопаті 11. Лопаті 11 ділять повітряний потік на окремі струмені, обертають та додатково збільшують їх швидкість. На лопаті 11 діє сила аеродинамічного тиску, що утворює крутний момент відносно осі направляючого апарата і обертає його навколо осі вала 7, утворюючи механічну потужність, перетворюючи його у робочий орган, що утворює корисну потужність. Струмені, що виходять з направляючого апарата, направляються на лопаті 16 робочого колеса і взаємодіють з ними, передають їм кінетичну енергію, вони обертаються у протилежному напрямку на тупий кут і виходять в область зменшеного тиску дифузорної частини робочого колеса. При обертанні струменів між лопатями 16, на них діє сила аеродинамічного тиску, що утворює крутний момент відносно осі робочого колеса, яке обертається навколо осі вала 7, утворюючи механічну потужність. Зубчасті колеса 18, 19, зчеплені з проміжним зубчастим колесом 20, синхронізують частоту обертання робочих елементів осьової турбіни у різних напрямках. При цьому індукційні обмотки 26 перетинають магнітний потік підковоподібних магнітів 24, утворюючи індукційний струм, змінний по величині та напрямку, що складається у провідниках трижильного кабелю 26, перетворюючись у трифазний електричний струм. Він передається трикільцевим колектором 27, струмознімними щітками 28, провідниками проміжного трижильного кабелю 29, струмопередавальними щітками 30, трикільцевим колектором 31, провідниками трижильного кабелю 32 споживачу електричної енергії. Закріплення на дворядній втулці направляючого апарата та на валу робочого колеса зубчастих коліс, зчеплених з проміжним зубчастим колесом, шарнірно закріпленим на верхній трубі щогли, синхронізує частоту обертання робочих елементів осьової турбіни у протилежних напрямках, - це збільшує окружну відносну швидкість їх периферійних частин - зовнішніх ободів. Закріплення на зовнішній поверхні зовнішнього обода направляючого апарата низки підковоподібних магнітів, а на зовнішній поверхні зовнішнього обода робочого колеса низки індукційних обмоток, що перетинають магнітний потік підковоподібних магнітів при їх обертанні у різних напрямках, з'єднання початків та кінців індукційних обмоток провідниками трижильного кабелю, прокладеного через порожнину вала, з трикільцевим колектором, закріпленим на вільній консолі вала, контактуючим з струмознімними щітками, закріпленими на кронштейні, з'єднаними провідниками проміжного трижильного кабелю зі струмопередавальними щітками, закріпленими на кронштейні і контактуючими з трикільцевим колектором, закріпленим на вершині нижньої труби щогли, утворює електричний генератор трифазного струму і дозволяє виключити з конструкції вітроенергетичного агрегату передачу-редуктор, - це спрощує конструкцію, зменшує матеріалоємність та збільшує ККД вітроенергетичного агрегату, що підвищує ефективність вітроенергетичної установки. Джерела інформації: 1. Патент України на винахід «Вітроенергетична установка Мілінського Ю.М.» UA 100600 C2, опублікований 10.01.2013. 2. Заявка на одержання патенту на винахід UA 201315106 А, опублікована 25.03.2014 «Вітроенергетична установка Мілінського Ю.М.». 60 2 UA 108049 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 Вітроенергетична установка, що містить щоглу, направляючий апарат, робоче колесо, обтікач та електрогенератор, яка відрізняється тим, що щогла виконана у вигляді двох труб, встановлених вертикально, з'єднаних телескопічно упорним підшипником, нижня труба більшого діаметра опирається на фундамент, її верхня частина закріплена розтяжками до анкерів, на вершині верхньої труби щогли шарнірно закріплений двоконсольний вал, виконаний у вигляді труби, на одній його консолі закріплені: шарнірно - дворядна втулка, з'єднана спицями з ободом, причому на зовнішній поверхні обода закріплена низка лопатей, з'єднаних кінцями із зовнішнім ободом з відігнутою кромкою у вигляді конфузора, утворюючи направляючий апарат, що обертається, та жорстко - дворядна втулка, з'єднана спицями з ободом, причому на зовнішній поверхні обода закріплена низка лопатей, з'єднаних кінцями зовнішнім ободом з відігнутою кромкою у вигляді дифузора, утворюючи робоче колесо, на дворядній втулці направляючого апарата та на іншій консолі вала закріплені зубчасті колеса, зчеплені з проміжним зубчастим колесом, закріпленим шарнірно на верхній трубі щогли, з'єднані співвісно, шарнірно та, за допомогою зубчатих коліс, кінематично рухомий направляючий апарат та робоче колесо виконані з можливістю обертання у протилежних напрямках, обід направляючого апарата затінений обтікачем, закріпленим до верхньої труби щогли утримувачем та кронштейном, на зовнішній поверхні зовнішнього обода направляючого апарата закріплена низка підковоподібних магнітів, а на зовнішній поверхні зовнішнього обода робочого колеса закріплена низка індукційних обмоток так, що при обертанні направляючого апарата та робочого колеса індукційні обмотки перетинають магнітний потік підковоподібних магнітів, початки та кінці обмоток з'єднані між собою та провідниками електричного струму трижильного кабелю, прокладеного через порожнину вала, а його провідники з'єднані з трикільцевим колектором, закріпленим на вільній консолі вала, з колектором контактують струмознімні щітки, закріплені на кронштейні і з'єднані провідниками проміжного кабелю зі струмопередавальними щітками, закріпленими на кронштейні, що контактують з трикільцевим колектором, закріпленим на вершині нижньої труби щогли, з'єднаним провідниками трижильного кабелю із споживачем електричної енергії. 3 UA 108049 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 4