L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
ЦЕНТРОБЕЖНОЕ ПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОПАСТЕЙ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
| Название | ЦЕНТРОБЕЖНОЕ ПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОПАСТЕЙ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Д.М. Лебедев, Н.В. Тимакова, Е.В. Соломин, И.М. Кирпичникова |
| Вид объекта патентного права | Полезная модель |
| Регистрационный номер | 166944 |
| Дата регистрации | 20.12.2016 |
| Правообладатель | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" (ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)") |
| Область применения (класс МПК) | F03D 80/00 (2016.01) F03D 80/40 (2016.01) |
Описание изобретения
Настоящая полезная модель относится к элементам центробежного устройства противообледенения лопастей ветроэнергетической установки (ВЭУ).
Техническая задача настоящей полезной модели заключается в предотвращении образования наледи на поверхности лопасти ветроэнергоустановки.
Техническая задача достигается тем, что противообледенительное устройство ветроэнергетической установки расположено внутри лопасти ВЭУ и представляет собой резервуар особой формы с противообледенительной незамерзающей жидкостью. При открытии электромагнитного клапана по команде системы управления, включающей в себя датчики температуры и влажности, контроллер клапана и автономный источник питания, жидкость под действием центробежной силы подается из резервуара через патрубки на форсунки, расположенные на передней кромке лопасти. Жидкость под действием встречного потока равномерно распределяется по боковым поверхностям лопасти, предотвращая образование инея (льда). 2 ил.
Настоящая полезная модель относится к элементам центробежного устройства противообледенения лопастей ветроэнергетической установки (ВЭУ).
При эксплуатации ВЭУ в холодном климате при отрицательной температуре, близкой к 0°С, и при наличии определенной влажности или осадков на рабочих органах ВЭУ образуется иней или наледь, за счет чего происходит искажение профиля лопасти и, как следствие, уменьшение подъемной силы, что приводит к снижению вырабатываемой мощности, появляется дисбаланс ветрового колеса.
Известен ряд технических решений, целью которых является способ предотвращения обледенения рабочих поверхностей, в частности US 5114100 A от 19.05.1992, RU 2495071 C2 от 15.03.2007, RU 118977 U1 от 22.03.2012, WO 2007096690 A1 от 30.08.2007, CN 202464139 U от 03.10.2012.
Недостатками указанных технических решений являются ограниченная область применения, отсутствие интеграции компонентов системы, наличие излишних функциональных устройств, высокая стоимость комплектующих элементов и т.д.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Anti-icing system for aircraft)) («Антиобледенительная система для самолета») (патент US 5114100 A опубл. 19.05.1992). Прототип представляет собой устройство для предотвращения обледенения кромки крыла самолета. Горячий сжатый воздух выпускается из внутренней полости через множество мелких отверстий в передней кромке крыла в воздушный поток, падающий на передний край. Система антиобледенения использует часть воздуха системы распределения для системы управления ламинарным потоком. Вместо того чтобы выбрасывать воздух из крыла, как это делается в режиме управления ламинарным потоком, поток горячего сжатого воздуха используется в противообледенительной системе. Основным недостатком прототипа является низкая плотность рабочего тела, сложность и дороговизна конструкции, низкая ремонтопригодность, ненадежность и быстрый выход из строя распыляющих элементов.
Техническая задача настоящей полезной модели заключается в предотвращении образования наледи на поверхности лопасти ветроэнергоустановки.
Техническая задача достигается тем, что противообледенительное устройство, находящееся внутри лопасти ВЭУ, включает в себя расширяющийся книзу резервуар с противообледенительной незамерзающей жидкостью, закрепленный на ближней к оси ВЭУ стенке лопасти, электромагнитный клапан, находящийся на выходе из резервуара и регулирующий течение жидкости по патрубкам, подающим ее на форсунки, расположенные на передней кромке лопасти, систему управления, содержащую автономный источник питания, контроллер электромагнитного клапана, закрепленные на дальней от оси ВЭУ стенке лопасти, а также датчики влажности и температуры, установленные на передней кромке лопасти
Работа центробежного противообледенительного устройства основана на свойствах композиционных жидкостей препятствовать образованию инея, использовании центробежной силы при вращении ротора ВЭУ для распределения жидкости по патрубкам, свойствах жидкости под действием определенных сил равномерно растекаться по поверхности.
Ниже подробно описана и иллюстрируется на фиг. 1 и фиг. 2 конструкция центробежного противообледенительного устройства.
Центробежное противообледенительное устройство ветроэнергетической установки расположено внутри лопасти 1 ВЭУ и представляет собой расширяющийся книзу резервуар 2 с противообледенительной незамерзающей жидкостью 3, закрепленный на ближней к оси 12 (см. фиг. 2) ВЭУ стенке 13 лопасти 1. По команде системы управления 5, включающей в себя датчики температуры 6 и влажности 7, установленные на передней кромке 14 (см. фиг. 2) лопасти 1, контроллер клапана 8 и автономный источник питания 9, закрепленные на дальней от оси ВЭУ стенке 15 лопасти 1, открывается электромагнитный клапан 4, находящийся на выходе из резервуара 2, в результате противообледенительная незамерзающая жидкость 3 под действием центробежной силы подается из расширяющегося книзу резервуара 2 через патрубки 10 на форсунки 11, расположенные на передней кромке 14 лопасти 1. Противообледенительная незамерзающая жидкость 3 под действием встречного потока равномерно распределяется по боковым поверхностям стенок 13 и 15 лопасти 1, предотвращая образования инея (льда).
Устройство работает следующим образом.
При наличии определенных сигналов, поступающих с датчиков температуры и влажности 6 и 7, о возможности образования инея на поверхности лопасти 1, что в дальнейшем может привести к образованию льда на поверхности лопасти 1, система управления 5 подает сигнал на открытие электромагнитного клапана 4. Под действием центробежной силы противообледенительная незамерзающая жидкость 3 через патрубки 10 и форсунки 11 попадает на кромку 14 и далее на поверхности стенок 13 и 15 лопасти 1, предотвращая обледенение ее поверхности. Питание системы управления 5 и электромагнитного клапана 4 осуществляется от автономного источника питания 9.
Главным отличием от прототипа является более высокая плотность рабочего тела, отсутствие излишних функциональных устройств, простота эксплуатации и обслуживания, надежность распыляющих элементов.
Формула полезной модели
Противообледенительное устройство, размещенное внутри лопасти ветроэнергетической установки (ВЭУ) и содержащее расширяющийся книзу резервуар с противообледенительной жидкостью, закрепленный на ближней к оси ВЭУ стенке лопасти, электромагнитный клапан, находящийся на выходе из резервуара, регулирующий течение жидкости по патрубкам, подающим ее на форсунки, установленные на передней кромке лопасти, систему управления, содержащую автономный источник питания, контроллер электромагнитного клапана, закрепленные на дальней от оси ВЭУ стенке лопасти, а также датчики влажности и температуры, установленные на передней кромке лопасти.
Медаль Альфреда Нобеля