EA028018B1 - Device for wind kinetic energy conversion in mechanical energy - Google Patents

Device for wind kinetic energy conversion in mechanical energy Download PDF

Info

Publication number
EA028018B1
EA028018B1 EA201301144A EA201301144A EA028018B1 EA 028018 B1 EA028018 B1 EA 028018B1 EA 201301144 A EA201301144 A EA 201301144A EA 201301144 A EA201301144 A EA 201301144A EA 028018 B1 EA028018 B1 EA 028018B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
blades
rotor
energy
shaft
wind
Prior art date
Application number
EA201301144A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201301144A1 (en
Inventor
Василий Владимирович САВЧЕНКО
Вадим Степанович Степанов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет"
Priority to EA201301144A priority Critical patent/EA028018B1/en
Publication of EA201301144A1 publication Critical patent/EA201301144A1/en
Publication of EA028018B1 publication Critical patent/EA028018B1/en

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Abstract

The invention relates to devices converting the wind flow kinetic energy to the mechanical energy, and can be used to generate electric energy, potential energy of compressed air, potential energy of liquid. The technical result is a simpler design and a simpler operating process. The technical result is achieved by provision of a device for wind kinetic power to mechanical energy including a vertical duct mounted on supports and accommodating a rotor comprising a shaft carrying blades, wherein the vertical duct is made as a truncated cone narrowing upwards or a cylinder passing into a truncated cone, the rotor is arranged so that the blades protrude partially from the bottom part of the vertical duct, and the height of the support is defined by the possibility of air passing for blowing on protruding portions of the blades. The blades are connected to the shaft by means of connecting disks, and the rotor shaft is connected to a load device such as an electric generator, or a compressor, or a pump.

Description

Изобретение относится к устройствам, преобразующим кинетическую энергию ветрового потока в механическую, и может быть использовано для получения электрической энергии, потенциальной энергии сжатого воздуха, потенциальной энергии жидкости. Устройство может найти применение в качестве резервного источника электроэнергии на крышах высотных зданий, в полевых условиях для энергообеспечения силовых структур, фермерских хозяйств, ретрансляторов сотовой связи. Возможно также его применение для резервного энергообеспечения как нефтегазодобывающих платформ, так и судов.The invention relates to devices that convert the kinetic energy of the wind flow into mechanical, and can be used to produce electrical energy, potential energy of compressed air, potential energy of a liquid. The device can find application as a backup source of electricity on the roofs of high-rise buildings, in the field for energy supply to law enforcement agencies, farms, and cellular communication repeaters. It is also possible to use it for backup energy supply of both oil and gas platforms and ships.

Известные ветропреобразующие устройства, например ветряные мельницы, и на их основе лопастные современные ветроэлектростанции (А. Соловьёв Наука и жизнь, №7, 2013г. с.42-47).Known wind converting devices, such as windmills, and based on them blade modern wind farms (A. Solovyov Science and Life, No. 7, 2013. p. 42-47).

Известно устройство для преобразования энергии ветрового потока, включающее закреплённое на башне рабочее колесо (рабочий орган) с лопастями и закреплённый также на башне раструб, расположенный за колесом и содержащий боковые отверстия в виде кольцевых щелей, образованных рядом колец фигурного сечения, соединённых между собой продольными наружными полосами. (авт.св. СССР № 40280, кл. 88с, 1934г.).A device is known for converting wind flow energy, including a rotor fixed to the tower (working body) with blades and a bell fixed to the tower, located behind the wheel and containing side openings in the form of ring slots formed by a series of rings of cross-section, interconnected by longitudinal outer stripes. (ed. St. USSR No. 40280, class 88c, 1934).

Наличие такого раструба позволяет создать за счёт возникающего в нём разряжения перепад давления перед и за колесом и тем самым увеличить поток воздуха через ветряное колесо. Однако раструб сложен в исполнении, и кроме того возникают технологические сложности в работе установки из-за необходимости её ориентации по направлению ветра.The presence of such a bell makes it possible to create a pressure drop in front of and behind the wheel due to the rarefaction arising in it, and thereby increase the air flow through the wind wheel. However, the bell is complicated in execution, and in addition there are technological difficulties in the operation of the installation due to the need for its orientation in the direction of the wind.

Техническим результатом изобрететния является упрощение конструкции и технологии эксплуатации.The technical result of the invention is to simplify the design and operation technology.

Технический результат достигается тем, что устройство для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию содержит установленный на опорах вертикальный канал, в котором расположен ротор, выполненный в виде вала с закрепленными на нем лопастями, и вертикальный канал выполнен в виде сужающегося вверх усеченного конуса или переходящего в усеченный конус цилиндра, при этом ротор расположен так, что лопасти частично выступают из нижней части вертикального канала, а высота опор определена возможностью прохождения воздуха для обдува выступающей части лопастей.The technical result is achieved in that the device for converting kinetic wind energy into mechanical energy contains a vertical channel mounted on supports, in which a rotor is arranged, made in the form of a shaft with blades fixed on it, and the vertical channel is made in the form of a truncated cone tapering upwards or passing into truncated cone of the cylinder, the rotor is located so that the blades partially protrude from the bottom of the vertical channel, and the height of the supports is determined by the possibility of air passage To purge the projecting portion of the blades.

Лопасти соединены с валом посредством соединительных дисков.The blades are connected to the shaft by means of connecting discs.

Вал ротора соединен с устройством нагрузки.The rotor shaft is connected to a load device.

В качестве устройства нагрузки использован электрогенератор.An electric generator was used as a load device.

В качестве устройства нагрузки использован компрессор.A compressor is used as a load device.

В качестве устройства нагрузки использована помпа.A pump was used as a load device.

На чертеже представлен общий вид устройства в поперечном сечении, где 1 - верхняя часть вертикального канала, 2 - нижняя часть вертикального канала, 3 - устройство нагрузки, например электрогенератор, 4 - вал ротора, 5 - диск, 6 - лопасти ротора, 7 - выступ лопастей ротора, 8 - опоры устройства, 9 узел соединения опор с валом ротора 4, выполненный с возможностью осуществления валом осевого вращения.The drawing shows a General view of the device in cross section, where 1 is the upper part of the vertical channel, 2 is the lower part of the vertical channel, 3 is the load device, for example, an electric generator, 4 is the rotor shaft, 5 is the disk, 6 is the rotor blade, 7 is the protrusion rotor blades, 8 - supports of the device, 9 node connecting the supports with the shaft of the rotor 4, made with the possibility of the shaft axial rotation.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При обдуве ветром выступа лопастей ротора 7 вал ротора 4 начинает вращаться, создавая перепад скоростей ветрового потока в нижней 2 и верхней 1 частях вертикального канала вследствие образования вихревого потока согласно уравнению Д. Бернулли, из которого следует, что давление у основания будет выше, чем в верхней части, Р2>Р1, создавая разряжение, в результате чего образуется дополнительный воздушный поток через ротор. Это ведёт к увеличению частоты вращения ротора и тем самым к увеличению энергетических показателей преобразования (ЭДС электрогенератора, потенциальной энергии сжатого воздуха компрессором или жидкости, перекаченной помпой, и т.д.)When the wind blows over the protrusion of the rotor blades 7, the rotor shaft 4 begins to rotate, creating a difference in the wind flow velocities in the lower 2 and upper 1 parts of the vertical channel due to the formation of a vortex flow according to D. Bernoulli equation, from which it follows that the pressure at the base will be higher than in the upper part, P 2 > P 1 , creating a vacuum, resulting in the formation of additional air flow through the rotor. This leads to an increase in the rotor speed and thereby to an increase in energy conversion indicators (EMF of an electric generator, potential energy of compressed air by a compressor or liquid pumped by a pump, etc.)

Ниже приведён пример осуществления изобретения.The following is an example embodiment of the invention.

Пример. Установка выполнена со следующими параметрами: вертикальный канал выполнен в виде цилиндра диаметром 2200 мм и высотой 230 мм, переходящим в усечённый конус с его верхним диаметром 800 мм и высотой 450 мм, диаметр ротора с лопастями, выполненными в виде вогнутых лепестков 2000 мм, диаметр ротора без лопастей - 600 мм, выступ лопастей ротора из нижней части вертикального канала составляет 60 мм, вал ротора соединён в верхней части с индукционным генератором марки ЛК 9м2/14в 95А/ (ГОСТ 3940-84), а в нижней части - с опорой высотой выступа - 400 мм.Example. The installation was performed with the following parameters: the vertical channel is made in the form of a cylinder with a diameter of 2200 mm and a height of 230 mm, turning into a truncated cone with its upper diameter of 800 mm and a height of 450 mm, the diameter of the rotor with blades made in the form of concave lobes 2000 mm, the diameter of the rotor without blades - 600 mm, the protrusion of the rotor blades from the bottom of the vertical channel is 60 mm, the rotor shaft is connected in the upper part with an induction generator of the brand LK 9m2 / 14v 95A / (GOST 3940-84), and in the lower part with a support with the height of the protrusion - 400 mm.

При скорости ветра в 7 м/с величина ЭДС составляет 470 Вт/ч.At a wind speed of 7 m / s, the EMF value is 470 W / h.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет преобразовать энергию ветра в ЭДС с мощностью, сопоставимой с классическими ветряными устройствами.Thus, the proposed device allows you to convert wind energy into EMF with a power comparable to classical wind devices.

Claims (6)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Устройство для преобразования кинетической энергии ветра в механическую энергию, содержащее установленный на опорах вертикальный канал, в котором расположен ротор, выполненный в виде вала с закрепленными на нем лопастями, отличающееся тем, что вертикальный канал выполнен в виде сужающегося вверх усеченного конуса или переходящего в усеченный конус цилиндра, при этом ротор расположен так, что лопасти частично выступают из нижней части вертикального канала, а высота опор определена возможностью прохождения воздуха для обдува выступающей части лопастей.1. A device for converting kinetic wind energy into mechanical energy, containing a vertical channel mounted on supports, in which a rotor is located, made in the form of a shaft with blades fixed on it, characterized in that the vertical channel is made in the form of a truncated conical tapering up or rolling into the truncated cone of the cylinder, while the rotor is located so that the blades partially protrude from the lower part of the vertical channel, and the height of the supports is determined by the possibility of air flow for blowing out part of the blades. - 1 028018- 1,028018 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что лопасти соединены с валом посредством соединительных дисков.2. The device according to claim 1, characterized in that the blades are connected to the shaft by means of connecting disks. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вал ротора соединен с устройством нагрузки.3. The device according to claim 1, characterized in that the rotor shaft is connected to the load device. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в качестве устройства нагрузки использован электрогенератор.4. The device according to claim 3, characterized in that an electrical generator is used as the load device. 5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в качестве устройства нагрузки использован компрессор.5. The device according to claim 3, characterized in that a compressor is used as a load device. 6. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в качестве устройства нагрузки использована помпа.6. The device according to claim 3, characterized in that the pump is used as a load device.
EA201301144A 2013-10-21 2013-10-21 Device for wind kinetic energy conversion in mechanical energy EA028018B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201301144A EA028018B1 (en) 2013-10-21 2013-10-21 Device for wind kinetic energy conversion in mechanical energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201301144A EA028018B1 (en) 2013-10-21 2013-10-21 Device for wind kinetic energy conversion in mechanical energy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201301144A1 EA201301144A1 (en) 2015-04-30
EA028018B1 true EA028018B1 (en) 2017-09-29

Family

ID=53008173

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201301144A EA028018B1 (en) 2013-10-21 2013-10-21 Device for wind kinetic energy conversion in mechanical energy

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA028018B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU182523U1 (en) * 2018-02-09 2018-08-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) DEVICE FOR CONVERTING KINETIC ENERGY OF WIND TO MECHANICAL ENERGY

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU40280A1 (en) * 1934-01-28 1934-11-30 Е.М. Фатеев Vertical wind turbine
RU2013662C1 (en) * 1988-03-24 1994-05-30 Каррузэ Пьер Rotary free-displacement machine
RU2118704C1 (en) * 1994-06-20 1998-09-10 Вадим Николаевич Пикуль Windmill
UA67045A (en) * 2003-06-09 2004-06-15 Wind water desalting unit
RU2247861C1 (en) * 2003-12-18 2005-03-10 Гроховский Рудольф Львович Windmill

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU40280A1 (en) * 1934-01-28 1934-11-30 Е.М. Фатеев Vertical wind turbine
RU2013662C1 (en) * 1988-03-24 1994-05-30 Каррузэ Пьер Rotary free-displacement machine
RU2118704C1 (en) * 1994-06-20 1998-09-10 Вадим Николаевич Пикуль Windmill
UA67045A (en) * 2003-06-09 2004-06-15 Wind water desalting unit
RU2247861C1 (en) * 2003-12-18 2005-03-10 Гроховский Рудольф Львович Windmill

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU182523U1 (en) * 2018-02-09 2018-08-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет" (ДГТУ) DEVICE FOR CONVERTING KINETIC ENERGY OF WIND TO MECHANICAL ENERGY

Also Published As

Publication number Publication date
EA201301144A1 (en) 2015-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2566055A1 (en) Wind turbine blade and method of installing the wind turbine blade on tower
MX345502B (en) Wind turbine nacelle.
CA2501025A1 (en) Habitat friendly, multiple impellor, wind energy extraction
RU2008133707A (en) TURBINE
ES2161196B1 (en) INSTALLATION OF PARARRAYOS FOR AEROGENERATORS.
EP2592265A3 (en) Power producing spinner for a wind turbine
RU2552635C2 (en) Device for wind kinetic energy conversion in mechanical energy
JP2010065676A (en) Wind power energy system, wind power energy conversion system, and wind tunnel module
CO6770215A1 (en) Wind machine
ECSP099095A (en) WIND TURBINE PROVIDED WITH A ROTOR WITH A VERTICAL AXIS
ATE536475T1 (en) WIND TURBINE WITH LIGHTNING PROTECTION ARRANGEMENT
CN106460769A (en) Rotor for electricity generator
EA028018B1 (en) Device for wind kinetic energy conversion in mechanical energy
KR100654246B1 (en) Windmill for a wind power generator
RU132141U1 (en) WIND POWER PLANT
WO2020180083A3 (en) Fluid power generator and power generation system comprising same
WO2011131792A3 (en) Wind turbine direction control
MD4213B1 (en) Wind turbine
KR20200106489A (en) Wind power station
KR100696430B1 (en) Windmill for a wind power generator
RU136100U1 (en) COMBINED WIND ENGINE
RU175397U1 (en) A device for converting kinetic wind energy into mechanical energy using a lower guide structure
RU2011149188A (en) WIND TURBINE INSTALLATION
KR200323401Y1 (en) Wind Turbine System
RU113790U1 (en) WIND GENERATOR

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM

PC4A Registration of transfer of a eurasian patent by assignment