Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2176030

ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ( ВЕТРЯК )

Имя изобретателя: Голубев В.И.; Зюбин И.А. 
Имя патентообладателя: Московский энергетический институт (технический университет)
Адрес для переписки: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, 14, МЭИ, НИЧ, пат.отдел, Т.А.Лобзовой
Дата начала действия патента:  2000.07.25

Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для использования в качестве экологически чистого источника энергии. Технический результат, заключающийся в снижении массогабаритных показателей установки, увеличении автоматической стабилизации частоты вращения мотор-генератора, повышении использования энергии ветра, достигается за счет того, что ветроэнергетическая установка, содержащая ветродвигатель, гидронасос, гидромотор, пневмогидравлический аккумулятор и мотор-генератор, согласно изобретению снабжена обратным и пропорциональным клапанами, последовательно расположенными между гидронасосом и гидромотором, напорной гидролинией, гидрозамком, вход которого подключен к напорной гидролинии, гидромультипликатором, состоящим из двух обратимых гидромашин с разными рабочими объемами и имеющим низконапорные вход и выход и высоконапорную линию, которая соединена с пневмогидравлическим аккумулятором, реле давления, подключенным к последнему, электромагнитным клапаном, выход которого подключен к управляющему входу гидрозамка, а вход соединен с выходом гидрозамка и низконапорным входом гидромультипликатора, распределителем с двумя выходами и входом, подключенным к низконапорному выходу мультипликатора, а выходами - параллельно гидронасосу, тахометром, установленным на общем валу ветродвигателя и гидронасоса, блоком управления, три входа которого соединены с соответствующими выходами мотор-генератора, тахометра и реле давления, а к трем выходам блока управления подключены соответствующие входы электромагнитного клапана, пропорционального клапана и гидромотора.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к ветроэнергетике и предназначено для использования в качестве экологически чистого источника энергии.

Известна ветроэнергетическая установка (см. авт. свидетельство СССР N 1694067, МПК⁵F 03 D 9/00, опубл. БИ N 43, 1991 г.), содержащая корпус с лопастным ветроколесом, установленным в его средней части при помощи ступицы, устройство преобразования энергии, выполненное в виде гидравлического контура, включающего последовательно соединенные коллекторы, гидроаккумуляторы, гидронасос, размещенный в корпусе, и гидромоторы, и связанные с последними электрические мотор-генераторы. Гидроаккумуляторы и мотор-генераторы размещены в наземной установке.

Однако такая установка не стабильна в работе при изменении скорости ветра.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является ветроэнергетическая установка, описанная в патенте РФ N 2084697, МПК⁶ F 03 D 9/00, опубл. 20.07.1997 г., содержащая ветродвигатель и устройство для аккумулирования энергии, включающее гидронасос, пневмогидравлические аккумуляторы, гидромотор и мотор-генератор, электрогенератор, кинематически связанный с ветродвигателем, и электродвигатель, образующий с гидронасосом электронасосный агрегат. Устройство для аккумулирования энергии выполнено в виде блока пневмогидравлических аккумуляторов, газовые полости которых соединены между собой общим трубопроводом, а сообщающиеся между собой гидравлические полости пневмогидравлических аккумуляторов посредством обратного клапана соединены с гидронасосом и посредством запорного устройства и преобразователя гидравлического давления - с гидромотором.

Однако такие установки имеют большие массогабаритные показатели, низкий КПД, связанный с двойным преобразованием энергии, и низкую надежность.

Технической задачей изобретения является снижение массогабаритных показателей установки, увеличение глубины автоматической стабилизации частоты вращения мотор-генератора при изменении частоты вращения ветроколеса, вызванном падением скорости ветра вплоть до полного кратковременного штиля, и более полное использование энергии ветра.

Эта задача достигается тем, что известная ветроэнергетическая установка, содержащая ветродвигатель, гидронасос, гидромотор, пневмогидравлический аккумулятор и мотор-генератор, снабжена обратным и пропорциональным клапанами, последовательно расположенными между гидронасосом и гидромотором, напорной гидролинией, гидрозамком, вход которого подключен к напорной гидролиниии, гидромультипликатором, состоящим из двух обратимых гидромашин с разными рабочими объемами и имеющим низконапорные вход и выход и высоконапорную линию, которая соединена с пневмогидравлическим аккумулятором, реле давления, подключенным к последнему, электромагнитным клапаном, выход которого подключен к управляющему входу гидрозамка, а вход соединен с выходом гидрозамка и низконапорным входом гидромультипликатора, распределителем с двумя выходами и входом, подключенным к низконапорному выходу мультипликатора, а выходами - параллельно гидронасосу, тахометром, установленным на общем валу ветродвигателя и гидронасоса, блоком управления, три входа которого соединены с соответствующими выходами мотор-генератора, тахометра и реле давления, а к трем выходам блока управления подключены соответствующие входы электромагнитнного клапана, пропорционального клапана и гидромотора.

Существо изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема ветроэнергетической установки.

Ветроэнергетическая установка содержит ветродвигатель 1, кинематически связанный с гидронасосом 2, напорную линию 3, содержащую последовательно расположенные обратный клапан 4 и пропорциональный клапан 5, через которые гидронасос 2 соединен с гидромотором 6, выход которого через всасывающую линию 7 подключен к гидронасосу 2, выходной вал гидромотора 6 соединен с мотор-генератором 8. К напорной линии 3 подключен один из входов гидрозамка 9, выход которого соединен с низконапорным входом 10 гидромультипликатора 11 и входом электромагнитного клапана 12, выход которого подключен к управляющему входу гидрозамка 9. Низконапорный выход 13 гидромультипликатора 11 подключен к входу распределителя 14, один их выходов которого соединен с всасывающей линией 7 и выходом гидронасоса 2. Высоконапорная линия 15 гидромультипликатора 11 подключена к пневмогидроаккумулятору 16 и реле давления 17. Тахометр 18 установлен на общем валу ветродвигателя 1 и гидронасоса 2, а его выход, выходы реле давления 17 и мотор-генератора 8 подключены к соответствующим входам блока управления 19, выходы которого соединены с электрическими входами электромагнитного клапана 12, пропорционального клапана 5 и механизма управления 20 гидромотора 6. В качестве блока управления 19 может быть использован серийно выпускаемый "Зональный управляющий комплекс "СТАРТ-КВИН" Техническое описание РТС-00.0П2799.00.ТО".

ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ

При изменении скорости ветра изменяется частота вращения ветродвигателя 1 и приводимого им во вращение гидронасоса 2 и регистрируется тахометром 18. В блоке управления 19 происходит сравнение сигналов тахометра 18, мотор-генератора 8 и реле давления 17. Результатом сравнения является выбор одного из следующих режимов работы (зарядка аккумулятора, рабочий режим и разрядка).

При разреженном пневмогидравлическом аккумуляторе и увеличении скорости ветра происходит рост частоты вращения ветродвигателя 1, гидронасоса 2 и увеличивается расход в напорной линии 3. Это приводит к увеличению давления перед пропорциональным клапаном 5, в результате чего часть рабочей жидкости через гидрозамок 9 поступает на низконапорный вход 10 гидромультипликатора 11, с низконапорного выхода 13 гидромультипликатора 11 рабочая жидкость возвращается во всасывающую линию 7 через распределитель 14. Гидромультипликатор 11 обеспечивает повышение давления в высоконапорной линии 15 за счет разных рабочих объемов гидромашин, что позволяет уменьшить габариты пневмогидравлического аккумулятора 16 без потери его энергоемкости. Для уменьшения времени зарядки пневмогидравлического аккумулятора 16, а и для снижения порогового значения скорости ветра, при которой может происходить зарядка, механизм управления 20 гидромотора 6 приводится в положение минимальной подачи, а регулирование частоты вращения мотор-генератора 8 при изменении скорости ветра обеспечивается изменением расхода рабочей жидкости, проходящей через пропорциональный клапан 5. При достижении предельного давления зарядки пневмогидравлического аккумулятора 16 с реле давления 17 подается сигнал на блок управления 19, по которому пропорциональный клапан 5 переходит в открытое состояние, и дальнейшее управление частотой вращения мотор-генератора 8 обеспечивается механизмом управления 20, в соответствии с сигналами, поступающими от тахометра 18 и мотор-генератора 8.

Снижение скорости ветра приводит к снижению частоты вращения гидронасоса 2 и уменьшению расхода рабочей жидкости, подаваемого в напорную линию 3. Снижение частоты вращения гидронасоса 2 фиксируется тахометром 18, и с одного из выходов блока управления 19 поступает сигнал на включение электромагнитного клапана 12. В результате этого гидрозамок 9 приводится в открытое состояние. При этом рабочая жидкость из пневмогидроаккумулятора 16 начинает поступать в высоконапорную линию 15 гидромультипликатора 11, что обеспечивает изменение направления расхода рабочей жидкости с низконапорного выхода 13 в низконапорный вход 10 гидромультипликатора 11 и через открытый гидрозамок 9 в напорную линию 3, что в свою очередь обеспечивает дополнительный расход жидкости к гидромотору 6 и стабилизацию частоты вращения мотор-генератора 8. При таком способе стабилизации исключаются дополнительные преобразования энергии и связанные с ними потери. Обратный клапан 4 обеспечивает однозначное направление потока рабочей жидкости.

Включение направляющего распределителя 14 позволяет обеспечить начальную раскрутку ветродвигателя 1 от гидронасоса 2, работающего в режиме гидромотора, за счет запасенной в пневмогидроаккумуляторе 16 энергии без перевода мотор-генератора 8 в режим электродвигателя. В этом случае экономится электроэнергия и повышается надежность работы мотор-генератора за счет снижения числа его реверсов и надежность работы всей энергосистемы, которую питает ветроэнергетическая установка, за счет снижения перерывов в энергоснабжении.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ветроэнергетическая установка, содержащая ветродвигатель, гидронасос, гидромотор, пневмогидравлический аккумулятор и мотор-генератор, отличающаяся тем, что она снабжена обратным и пропорциональным клапанами, последовательно расположенными между гидронасосом и гидромотором, напорной гидролинией, гидрозамком, вход которого подключен к напорной гидролинии, гидромультипликатором, состоящим из двух обратимых гидромашин с разными рабочими объемами и имеющим низконапорные вход и выход и высоконапорную линию, которая соединена с пневмогидравлическим аккумулятором, реле давления, подключенным к последнему, электромагнитным клапаном, выход которого подключен к управляющему входу гидрозамка, а вход соединен с выходом гидрозамка и низконапорным входом гидромультипликатора, распределителем с двумя выходами и входом, подключенным к низконапорному выходу мультипликатора, а выходами - параллельно гидронасосу, тахометром, установленном на общем валу ветродвигателя и гидронасоса, блоком управления, три входа которого соединены с соответствующим выходами мотор-генератора, тахометра и реле давления, а к трем выходам блока управления подключены соответствующие входы электромагнитного клапана, пропорционального клапана и гидромотора.

Версия для печати
Дата публикации 31.01.2007гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов