×
27.01.2014
216.012.9c3e

ТЕРМОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ВЕТРОУСТАНОВКА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для получения механической или электрической энергии. Ветроустановка содержит неподвижный несущий корпус, вертикальную ось, соединенную с ротором в верхней части, электрогенератором и побудителем тяги в основании корпуса, выполненным в виде кольцевой камеры ввода горячего воздуха от дополнительно введенного и расположенного в потоке теплообменника «вода-воздух». Над камерой на оси установлено ветроколесо, а по образующей корпуса выполнены окна, в которых размещены лопасти тангенциально к его окружности. В потоке дополнительно установлено устройство для аэрации жидкости, вход которого подключен к выходу теплообменника, а его выход с влажным горячим воздухом соединен с кольцевой камерой побудителя тяги. На вертикальной оси между ротором и ветроколесом установлена обгонная муфта, ротор установлен в конусной части несущего корпуса, а на его оголовке расположен разряжитель воздуха. Ветроустановка может быть использована для выработки электрической энергии из тепловых сбросов воды в пруды-охладители АЭС, ТЭЦ и др. путем преобразования их в вихревые потоки для функционирования ветроустановки. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для получения механической или электрической энергии от воздействия одновременно ветровых потоков и воздействия от искусственно создаваемых тепловых потоков, например, от сбросного тепла АЭС, ТЭЦ и т.п.

Известны устройства аналогичного назначения, например, «Ветродвигатель» по авторскому свидетельству №1245744, содержащий башню с окнами, установленный в ней на вертикальном валу ветроколесо, двухъярусный направляющий аппарат, лопатки которого размещены в окнах, причем ветродвигатель снабжен форсуночным устройством для сжигания жидкого топлива. При горении топлива происходит нагрев воздуха и создание дополнительной тяги в башне [1].

Данный «Ветродвигатель» имеет сложную конструкцию, трудно реализуемую на практике, и требует наличия для его эффективной работы невозобновляемого органического топлива: нефти, солярки или керосина. Это противоречит концепции использования возобновляемой энергетики, в т.ч. ветровой.

Известна также «Ветрогенераторная тепловая электростанция - ВГТЭС» по патенту №2439366, содержащая топку для сжигания твердого топлива, дымовые трубы для подачи горячего воздуха на горизонтально размещенные ветроколеса, на которые также через приточные воздушные коллекторы поступает ветровой поток [2].

Основной недостаток данного ветродвигателя также в том, что для его эффективного использования необходимо создание воздушной тяги за счет сжигания твердого топлива, а также - наличие жидкого топлива для розжига твердого через распылительные форсунки.

Кроме того, известна «Аэродинамическая установка» по патенту №2415297, содержащая вытяжную башню с входными окнами, ветровое колесо на вертикальной оси, соединенное с генератором, кольцевую систему распределения дымовых газов, создающих в вытяжной башне разряжение, которое создает подсос для поступления наружного воздуха на ветровое колесо [3].

В данной установке весьма мал объем захвата естественного ветрового потока, который проходит по нижнему основанию башни. Принцип работы данного устройства основан на создании тяги от дымовых газов, подаваемых в вытяжную башню на верхний уровень через кольцевую систему распределения дымовых газов.

Таким образом, естественный скоростной напор ветрового потока в данной установке, практически, не учитывается, а выходная мощность устройства будет определяться тепловой мощностью дымовых газов, создающих внутри башни смешанный с воздухом восходящий поток.

Наиболее близким по сути (прототипом) является «Аэротермоэнергетическая установка» по патенту №2452870, содержащая неподвижный несущий корпус, на оголовке которого расположен лопастной ротор с электрогенератором. Лопасти ротора набраны из меридиональных элементов, образующих профилированные криволинейные каналы. Кроме того, введено дополнительное многолопастное рабочее колесо, к которому подведен снизу канал - побудитель тяги, работающий от сжигания любого органического топлива в камере сгорания или от использования сжатых газов.

Таким образом, в данной установке используется прямое механическое воздействие ветрового потока и используется энергия входящего теплового потока.

Недостатками данной установки являются также необходимость использования для сжигания органического топлива и незначительная ометаемая поверхность лопастного ротора, расположенного на оголовке корпуса. Кроме того, ротор имеет сложную конструкцию, состоящую из совмещенного рабочего колеса, сферической части и многолопастного рабочего колеса, расположенного в горизонтальной плоскости. Причем сферическая часть набирается из отдельных меридиональных элементов, равномерно расположенных в диаметральной плоскости образующих профилированные криволинейные каналы.

Задачей предлагаемого технического решения является устранение указанных недостатков.

Технический результат предлагаемого решения заключается в следующем:

- увеличение эффективности установки за счет использования горячего воздуха от тепловой энергии воды после охлаждения ею агрегатов АЭС, ТЭЦ и т.п.;

- увеличение эффективности установки за счет создания вихревой структуры потока внутри несущего корпуса ветроустановки;

- повышение эффективности установки за счет насыщения горячего воздуха парами воды и увеличение его плотности;

- повышение эффективности установки за счет увеличения ометаемой поверхности ветровым потоком по всей высоте несущего корпуса.

Технический результат достигается за счет того, что побудитель тяги выполнен в виде кольцевой камеры ввода горячего воздуха от дополнительно введенного и расположенного в потоке сточных вод АЭС, ТЭЦ теплообменника «вода-воздух», а над кольцевой камерой установлено дополнительное ветроколесо, причем створки расположены в окнах корпуса тангеционально к его окружности.

Это позволяет исключить использование для сжигания органическое топливо и создать эффективную вихревую структуру потока внутри корпуса ветроустановки.

Технический результат достигается также за счет установки аэрации горячей воды в стоках воздухом, нагретом в теплообменниках, и подачи влажного горячего воздуха в кольцевую камеру.

Влажный воздух, насыщенный парами воды, имеет больший удельный вес, что повышает КПД установки.

Использование обгонной муфты позволяет перераспределить усилия на оси между верхним ротором и нижним дополнительным ветроколесом.

Установка ротора в верхней конической части корпуса, где происходит уплотнение вихревого потока, вкупе с оголовком - разряжителем воздуха при его выпуске из корпуса ветроустановки, также улучшает параметры предложенного технического решения.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации, совокупность признаков, характеризующая описываемую «Термоэнергетическую ветроустановку», не обнаружена.

Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию «новое».

На основании сравнительного анализа предложенного решения с известным уровнем техники можно утверждать, что между совокупностью отличительных признаков, выполняемых ими функций и достигаемой задачи, предложенное техническое решение не следует явным образом из уровня техники и соответствует критерию охраноспособности «изобретательский уровень».

Предложенное техническое решение может найти применение в качестве альтернативного источника возобновляемой энергии от тепловых сбросов разных источников.

На фиг.1 изображена в разрезе конструкция «Термоэнергетической ветроустановки», а на фиг.2 - вид А-А.

Термоэнергетическая ветроустановка содержит неподвижный несущий корпус 1, вертикальную ось 2, ротор 3, электрогенератор 4, кольцевую камеру 5 ввода горячего воздуха, теплообменник 6 типа «вода-воздух», размещенный в потоке горячей воды (VГ.В.), охлаждающего агрегата АЭС, ТЭЦ и т.п. Горячий воздух через вентиль 7 и кольцевую камеру поступает на дополнительное ветроколесо 8, расположенное внизу корпуса. Ветровой поток (VB) воздействует на тангеционально установленные лопасти 9, создает дополнительный вихрь в корпусе. Устройство 10 для аэрации жидкости также установлено в потоке горячей воды (VГ.В), выход его через вентиль 11, подключен к штуцеру 12 входа в кольцевую камеру. Для согласования режимов работы ротора и ветроколеса на оси использована обгонная муфта 13. Конструкция корпуса (фиг.2) может, например, состоять из стоек 14, к которым в окнах 15 крепятся лопасти. Для слива возможного конденсата воды предусмотрен вентиль 16.

Термоэнергетическая установка работает следующим образом. Поток горячей воды (VГ.В), выходящий после охлаждения агрегатов АЭС, ТЭЦ в пруд-охладитель омывает один или несколько последовательно соединенных и погруженных в поток теплообменников 6 типа «вода-воздух». Горячий воздух под действием конвекции, разряжения в корпусе или под действием дополнительного вентилятора (не показан на фиг.) поступает через вентиль 7, штуцер 12 в кольцевую камеру 5 и приводит во вращение ветроколесо 8, закрепленное на оси 2. Вращение ветроколеса создает вихревой восходящий поток горячего воздуха внутри корпуса установки.

Одновременно ветровой поток (VВ) действует по всей высоте корпуса, что увеличивает площадь ометания, на тангеционально установленные лопасти 9, которые закручивают согласно в том же направлении смешанный с горячим воздухом восходящий ветровой поток, усиливая его энергетическую составляющую.

В конической верхней части корпуса восходящий поток уплотняется и поступает на ротор 3, закрепленный на вертикальной оси 2. Также в конической части установлен стандартный разряжитель воздуха, создающий дополнительное разряжение (подсос) воздуха из несущего корпуса. Вращающаяся ось 2 передает суммарный момент вращения от ротора 3 и ветроколеса 8 на электрогенератор 4 или на другой исполнительный механизм.

При отсутствии или при слабом ветровом потоке (VВ) обгонная муфта 13 передает усилие на центральную ось 2 только от ветроколеса 8. При средних по скорости ветрах ротор и ветроколесо работают совместно. Если скорость ветра возросла выше допустимых пределов, ротор 3 будет вращаться быстрее ветроколеса 8 и не будет передавать усилие вращения на генератор 4. Защиту от буревого ветра можно предусмотреть также закрыванием окон 75 лопастями 9, поворачивающимися на стойках 14.

Энергетическая характеристика любой ветроустановки зависит от скорости потока, площади ометания и от плотности воздуха.

Плотность воздуха зависит от его влажности. В данной конструкции влажность воздуха создается за счет пропускания горячего воздуха от теплообменников 6 через устройство 10 для аэрации жидкости. Такого рода устройства широко используются [5, 6, 7] в технологиях флотации для получения цветных и редкоземельных металлов, а также - в системах очистки питьевых водоемов и в системах очистки сточных вод.

Воздух от теплообменников 6 проходит в заглубленную часть устройства 10 и создает большую массу влажных пузырьков воздуха, которая через вентиль 11 и штуцер 12 поступает в кольцевую камеру 5, усиливая давление на ветроколесо 8. Получив завихрение внутри корпуса и смешавшись с ветровым потоком (VВ), насыщенный влагой восходящий поток также с большей силой воздействует на ротор 3.

Регулировать обороты электрогенератора возможно положением лопастей 9, а также - объемом пропущенного воздуха через вентили 7 и 11.

Предложенная термоэнергетическая установка может использоваться в зонах отчуждения АЭС, ТЭЦ для преобразования тепловых сбросов в пруды-охладители путем создания восходящих ветровых потоков в корпусе башни для выработки резервной электрической энергии.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Авторское свидетельство №1245744 СССР, МПК F03D 5/00. Ветродвигатель. Р.С. Колобушкин и др. - №3709291/25-06; заявл. 07.03.84; опубл. 23.07.86 (аналог).

2. Патент №2439366 РФ, МПК F03D 1/00, Ветрогенераторная тепловая электростанция - ВГТЭС. А.Ш. Магомедов. - №2009130989/06; заявл. 14.08.2009; опубл. 10.01.2012 (аналог).

3. Патент №2415297 РФ, МПК F03D 9/00, Аэродинамическая установка. А.А. Соловьев, К.В. Чекарев. - №2009140198/06; заявл. 02.11.2009; опубл. 27.03.2011 (аналог).

4. Патент №2452870 РФ, МПК F03D 3/04. Аэротермоэнергетическая установка. А.И. Щелоков, И.В. Макаров, И.А. Лобачев. - №2010116512/06; заявл. 26.04.2010; опубл. 10.06.2012 (прототип).

5. Авторское свидетельство №1139713 СССР, МПК C02F 3/20, B03D 1/24. Н.Ф. Мещеряков. - Устройство для аэрации жидкости.

6. Авторское свидетельство №1321696 СССР, МПК C02F 3/20. А.И. Паюодис. - Устройство для аэрации жидкости.

7. Авторское свидетельство №1341167 СССР, МПК C02F 3/20. А.Р. Гросс. - Устройство для аэрации жидкости.


ТЕРМОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ВЕТРОУСТАНОВКА
ТЕРМОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ВЕТРОУСТАНОВКА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 27 items.
10.02.2013
№216.012.2407

Роторный ветродвигатель с ветронаправляющим экраном

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для получения механической или электрической энергии. Роторный ветродвигатель содержит вращающуюся ветротурбину, расположенную внутри ветронаправляющего экрана, состоящего из отдельных лопаток, поворачивающихся на своих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474725
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.01.2014
№216.012.9b86

Солнечная установка для выработки спирта и сопутствующих материалов

Изобретение относится к установке для выработки спирта и сопутствующих материалов, содержащей источник тепловой энергии, подключенный к бродильному чану с подготовленной биомассой, к брагоперегонному агрегату с ректификационной колонной, соединенным циркуляционным насосом. Установка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505520
Дата охранного документа: 27.01.2014
27.01.2014
№216.012.9ce6

Способ дезактивации труб и трубных пучков - кислотно-абразивная дезактивация

Изобретение относится к области дезактивации твердых радиоактивных отходов, переработки жидких радиоактивных отходов и фиксации радиоактивных элементов в устойчивой твердой среде. С помощью суспензии с влажностью не менее 50%, содержащей глину, абразивный компонент до 20% от массы глины,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002505872
Дата охранного документа: 27.01.2014
10.06.2014
№216.012.cd38

Анаэробный реактор

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к биоэнергетике. Анаэробный реактор содержит корпус с камерами гидролизного и метанового брожения, устройства загрузки и перемешивания субстрата в камерах, гидравлический затвор и колонну для обогащения биогаза, разделенную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518307
Дата охранного документа: 10.06.2014
20.08.2014
№216.012.eb9f

Ветродвигатель с эффектом магнуса (варианты)

Изобретения относятся к области ветроэнергетики и могут быть использованы для получения электрической или механической энергии. Ветродвигатель состоит из ветроколеса, содержащего вращающиеся цилиндры, из привода цилиндров, источника питания, электрогенератора, кинематически соединенного с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526127
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.10.2014
№216.013.01bb

Низкооборотный генератор для ветросиловой установки

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для использования в низкооборотных ветросиловых установках для преобразования ветровой энергии в электрическую. Низкооборотный генератор для ветросиловой установки в бескорпусной конструкции содержит соединенный с валом ветросиловой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531841
Дата охранного документа: 27.10.2014
10.11.2014
№216.013.04d9

Минитеплоцентраль для выравнивания графика нагрузки в электрических сетях

Изобретение относится к электроэнергетике. Минитеплоцентраль содержит замкнутый контур низкокипящего рабочего тела, состоящий из теплообменника, турбины, конденсатора и циркуляционного насоса, причем к его теплообменнику подключен гидравлический теплоаккумулятор, оснащенный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532639
Дата охранного документа: 10.11.2014
20.11.2014
№216.013.0758

Мини-гэс

Изобретение относится к преобразователям энергии потока, расположенным вдоль него и отбирающим гидравлическую энергию на расстоянии, определенном длиной преобразователя. Мини-ГЭС содержит шнек, состоящий из цилиндра с лопастями на его поверхности. Цилиндр соединен с генератором и расположен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533281
Дата охранного документа: 20.11.2014
27.11.2014
№216.013.0c6e

Система аккумулирования возобновляемой энергии

Изобретение относится к получению спирта. Система аккумулирования возобновляемой энергии представляет собой блок источников возобновляемой энергии, подключенный к технологической схеме получения спирта. Блок источников возобновляемой энергии обеспечивает тепловую и электрическую энергию для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534590
Дата охранного документа: 27.11.2014
27.12.2014
№216.013.15bc

Реактор анаэробной переработки биомассы

Изобретение относится к биоэнергетике и может быть использовано качестве универсального метантенка для переработки навоза животных, птиц, бытовых и сельскохозяйственных отходов в метан и в органическое удобрение. Реактор анаэробной переработки биомассы содержит корпус 1 в виде герметично...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536988
Дата охранного документа: 27.12.2014
Showing 1-10 of 157 items.
27.01.2013
№216.012.200f

Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса

Изобретение относится к технологии получения соединений редкоземельных элементов (РЗЭ) при комплексной переработке апатитов, в частности к извлечению РЗЭ из фосфогипса. Способ включает приготовление пульпы из фосфогипса и сорбцию редкоземельных элементов на сорбенте. Приготовление пульпы ведут...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473708
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20be

Устройство для бесконтактного фотометрического определения характеристик металлических расплавов

Изобретение относится к устройству для определения, контроля и измерения физических параметров веществ и предназначено для бесконтактного фотометрического определения характеристик металлических расплавов, в частности кинематической вязкости и электропроводности. Устройство содержит тигель с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473883
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e8

Способ определения поглощенной дозы β-излучения в твердотельном термолюминесцентном детекторе

Изобретение относится к радиационной физике, является способом оценки накопленной дозы ионизирующего β-излучения с использованием твердотельных термолюминесцентных детекторов и может быть использовано при персональной дозиметрии при мониторинге радиационной обстановки в различных условиях....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473925
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20e9

Устройство для определения поглощенной дозы β-излучения в твердотельном термолюминесцентном детекторе

Изобретение относится к радиационной физике, является устройством для определения поглощенной дозы ионизирующего β-излучения в термолюминесцентном детекторе и может быть использовано при персональной дозиметрии, при мониторинге радиационной обстановки в различных условиях. Сущность изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473926
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.236a

Способ получения 1,4-дизамещенных [1.1.1.1.1] пентиптиценов

Изобретение относится к способу получения 1,4-дизамещенных [1.1.1.1.1] пентиптиценов R = С≡С-Аr; тиенил-2. Способ включает взаимодействие пентиптиценхинона с литиевыми производными гетаренов и ацетиленов с последующей ароматизацией восстанавливающим агентом. При этом способ характеризуется...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474568
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.2407

Роторный ветродвигатель с ветронаправляющим экраном

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для получения механической или электрической энергии. Роторный ветродвигатель содержит вращающуюся ветротурбину, расположенную внутри ветронаправляющего экрана, состоящего из отдельных лопаток, поворачивающихся на своих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474725
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.286f

Устройство защиты ядерного реактора на быстрых нейтронах

Предлагаемое изобретение относится к системам защиты и диагностики ядерного реактора на быстрых нейтронах АЭС. Устройство защиты ядерного реактора содержит измерители и датчики режимов работы АЭС и системы управления защиты, стержень аварийной защиты для гашения цепной реакции при авариях...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475871
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2a6c

Волновод для осветления стекломассы

Изобретение относится к области стекловарения, в частности к стекловаренным печам. Волновод для осветления стекломассы, включающий погруженный в расплав стекломассы цилиндрический корпус волновода с закрытым торцом, снабжен газоструйным акустическим излучателем, трубопроводом для подачи и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476387
Дата охранного документа: 27.02.2013
20.03.2013
№216.012.2f61

Устройство для получения труб с винтовым профилем

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, конкретно - к трубопрофильному производству. Корпус содержит два держателя с профильными кольцами, установленные последовательно вдоль оси трубы. Один держатель выполнен подвижным с возможностью поворота вокруг своей оси при помощи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477664
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.03.2013
№216.012.2f90

Легированное кварцевое стекло с тетраэдрической координацией атомов титана

Изобретение касается легированного кварцевого стекла с тетраэдрической координацией атомов титана и может быть использовано при создании оптоэлектронных и светоизлучающих устройств. Легированное кварцевое стекло с тетраэдрической координацией атомов титана представляет собой основу, состоящую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477711
Дата охранного документа: 20.03.2013
+ добавить свой РИД