RU171006U1

RU171006U1 - WIND ENGINE

Info

Publication number: RU171006U1
Application number: RU2016122730U
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Латышев; Евгений Александрович Латышев; Ирина Сергеевна Устинова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "НОВАЯ ЭНЕРГИЯ"
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2017-05-17

Abstract

Полезная модель относится к ветроэнергетическим установкам с вертикальной осью вращения ротора. Ветродвигатель содержит электрогенератор, установленный на валу, ротор турбины с лопастями, вал которого связан с валом электрогенератора, и направляющий аппарат, включающий оболочки, между которыми расположены лопатки с прямолинейными входной и выходной кромками, причем входная кромка ориентирована по оси вращения ротора турбины. Направляющий аппарат выполнен круговым, образующие его оболочки представляют собой круговые седлообразные поверхности вращения вокруг оси вращения ротора, выходная кромка лопатки ориентирована перпендикулярно оси вращения, причем проходное сечение межлопаточных каналов уменьшается в направлении выхода. Турбина выполнена осевой, ротор турбины установлен в корпусе, имеющем входное отверстие, сообщенное с выходом направляющего аппарата. На выходе из корпуса турбины установлен патрубок выходного канала, имеющий поворот на 90° и возможность поворачиваться в окружном направлении, а над патрубком установлен плоский горизонтальный гребень. Полезная модель направлена на повышение мощности турбины. 1 ил.The utility model relates to wind turbines with a vertical axis of rotation of the rotor. The wind turbine contains an electric generator mounted on the shaft, a rotor of the turbine with blades, the shaft of which is connected with the shaft of the electric generator, and a guiding apparatus, including shells, between which there are blades with straight input and output edges, the input edge being oriented along the axis of rotation of the turbine rotor. The guide apparatus is circular, its shells forming circular saddle-shaped surfaces of revolution around the axis of rotation of the rotor, the outlet edge of the blade is oriented perpendicular to the axis of rotation, and the passage section of the interscapular channels decreases in the direction of exit. The turbine is made axial, the turbine rotor is installed in a housing having an inlet in communication with the exit of the guide apparatus. At the outlet of the turbine casing, a branch pipe of the outlet channel is installed, having a rotation of 90 ° and the ability to rotate in the circumferential direction, and a flat horizontal ridge is installed above the pipe branch. The utility model is aimed at increasing the power of the turbine. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам с вертикальной осью вращения ротора, используемым для получения механической и электрической энергии.The utility model relates to the field of wind energy, namely to wind power plants with a vertical axis of rotation of the rotor used to produce mechanical and electrical energy.

Известен ветродвигатель (ветроэнергетическая установка), содержащий ротор турбины с лопастями и направляющий аппарат, образованный из неподвижных осесимметричных направляющих створок, закрепленных верхней и нижней крышками, входная и выходная кромки направляющих створок ориентированы по оси вращения ротора турбины, турбина образована рядом радиальных профилированных осесимметричных лопастей и расположена внутри направляющего аппарата, кромки лопаток турбины сориентированы так, чтобы обеспечить плавное натекание воздуха с направляющих створок на лопатки турбины (см. МПК F03D 3/04 описание изобретения к патенту №2168059 РФ, опубл. 27.05.2001).A wind turbine (wind power installation) is known, comprising a turbine rotor with blades and a guiding apparatus formed of fixed axisymmetric guiding flaps secured by upper and lower covers, the input and output edges of the guiding flaps are oriented along the axis of rotation of the turbine rotor, the turbine is formed by a series of radial profiled axisymmetric blades and located inside the guide vane, the edges of the turbine blades are oriented so as to ensure smooth air flow from yayuschih flaps to the turbine blades (see. IPC F03D 3/04 patent specification №2168059 RF, publ. 27.05.2001).

Основным недостатком данного устройства является низкая полнота использования энергии ветрового потока, так как не используется энергия потока, отходящего вверх вдоль оси модуля, из-за того, что не организован отвод этого потока.The main disadvantage of this device is the low completeness of the use of wind flow energy, since the energy of the flow going up along the axis of the module is not used, because the flow is not organized.

Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является ветродвигатель, содержащий электрогенератор, установленный на валу, ротор турбины с лопастями, вал которого связан с валом электрогенератора, и направляющий аппарат, включающий оболочки, между которыми расположены лопатки с прямолинейной входной и выходной кромками, причем входная кромка ориентирована по оси вращения ротора турбины, оболочки направляющего аппарата представляют собой круговые седлообразные поверхности вращения вокруг оси вращения ротора, выходная кромка лопатки ориентирована перпендикулярно оси вращения, лопатки выполнены прямолинейными, причем проходное сечение межлопаточных каналов уменьшается в направлении выхода, турбина выполнена осевой, ротор турбины установлен в корпусе, имеющем входное отверстие, сообщенное с выходом направляющего аппарата, и стенки отверстия являются продолжением оболочек направляющего аппарата (см. МПК F03D 3/04 описание полезной модели к патенту №144302 РФ, опубл. 20.08.2014).The closest in technical essence to the utility model is a wind turbine containing an electric generator mounted on the shaft, a turbine rotor with blades, the shaft of which is connected with the electric generator shaft, and a guiding apparatus, including shells, between which there are blades with straight input and output edges, the input the edge is oriented along the axis of rotation of the turbine rotor, the guiding apparatus shells are circular saddle-shaped surfaces of revolution around the axis of rotation of the rotor, output to the blade is oriented perpendicular to the axis of rotation, the blades are made straight-line, with the passage section of the interscapular channels decreasing in the direction of exit, the turbine is axial, the turbine rotor is installed in a housing having an inlet in communication with the exit of the guide apparatus, and the walls of the hole are an extension of the shells of the guide apparatus see IPC F03D 3/04 for a description of a utility model for Patent No. 144302 of the Russian Federation, publ. 08/20/2014).

Недостатком этого устройства является пониженная мощность турбины за счет того, что в обеспечивающем работу турбины перепаде давлений, представляющем собой отношение давления на входе в турбину к давлению на выходе из нее, выходное давление в данной конструкции является атмосферным.The disadvantage of this device is the reduced power of the turbine due to the fact that in the differential pressure that ensures the operation of the turbine, which is the ratio of the pressure at the inlet of the turbine to the pressure at its outlet, the outlet pressure in this design is atmospheric.

Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение мощности турбины, а именно использование для создания работы на валу турбины повышенного перепада давлений за счет снижения давления за турбиной ниже атмосферного.The technical result, which the utility model aims to achieve, is to increase the power of the turbine, namely to use an increased differential pressure to create work on the turbine shaft by reducing the pressure behind the turbine below atmospheric.

Технический результат достигается тем, что ветродвигатель содержит электрогенератор, установленный на валу, ротор турбины с лопастями, вал которого связан с валом электрогенератора, и направляющий аппарат, включающий оболочки, между которыми расположены лопатки с прямолинейной входной и выходной кромками, причем входная кромка ориентирована по оси вращения ротора турбины, направляющий аппарат выполнен круговым, образующие его оболочки представляют собой круговые седлообразные поверхности вращения вокруг оси вращения ротора, выходная кромка лопатки ориентирована перпендикулярно оси вращения, причем проходное сечение межлопаточных каналов уменьшается в направлении выхода, турбина выполнена осевой, ротор турбины установлен в корпусе, имеющем входное отверстие, сообщенное с выходом направляющего аппарата, а стенки отверстия являются продолжением оболочек направляющего аппарата.The technical result is achieved by the fact that the wind turbine contains an electric generator mounted on the shaft, a turbine rotor with blades, the shaft of which is connected with the electric generator shaft, and a guiding apparatus, including shells, between which there are blades with a straight input and output edges, the input edge being oriented along the axis the rotation of the turbine rotor, the guide apparatus is made circular, its shells are circular saddle-shaped surfaces of revolution around the axis of rotation of the rotor, the output I blade edge is oriented perpendicular to the rotation axis, the orifice interblade channels decreases towards the outlet, is formed of axial turbine, the turbine rotor is mounted in a housing having an inlet communicating with the outlet guide vanes, and the holes are a continuation of the wall membranes of the guide apparatus.

Новым в полезной модели является то, что она дополнительно содержит патрубок, установленный на выходе из турбины и имеющий поворот на 9°, который имеет возможность поворачиваться в окружном направлении, а над патрубком установлен плоский горизонтальный гребень.New in the utility model is that it additionally contains a nozzle mounted at the outlet of the turbine and having a rotation of 9 °, which has the ability to rotate in the circumferential direction, and a flat horizontal ridge is installed above the nozzle.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид ветродвигателя.A utility model is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a general view of a wind turbine.

Ветродвигатель содержит электрогенератор 1, установленный на валу 2, ротор 3 турбины с лопастями 4, вал 5 которого связан с валом 2 электрогенератора 1. Установка также содержит круговой направляющий аппарат, имеющий наружную 6 и внутреннюю 7 оболочки, образующие которых представляют собой круговые седлообразные поверхности вращения вокруг оси вращения ротора 8. Между оболочками 6 и 7 расположены лопатки 9 направляющего аппарата. Входная кромка 10 и выходная кромка 11 лопаток 9 выполнены прямолинейными, причем входная кромка 10 ориентирована по оси 8, а выходная кромка 11 - перпендикулярно оси 8. Проходное сечение межлопаточных каналов 12 уменьшается в направлении выходной кромки 11. Турбина выполнена осевой, ротор 3 турбины установлен в корпусе 13, имеющем входное отверстие 14, сообщенное с кольцевым выходом 15 направляющего аппарата, внутренняя 17 и наружная 16 стенки отверстия 14 являются продолжением оболочек 7 и 6 направляющего аппарата. На выходе из корпуса 13 установлен выходной патрубок 18, который имеет поворот на 90° с выходным отверстием 20 и возможность поворачиваться в окружном направлении по месту стыка с корпусом 19. Сверху выходного патрубка установлен плоский гребень 21.The wind turbine contains an electric generator 1 mounted on the shaft 2, a rotor 3 of the turbine with blades 4, a shaft 5 of which is connected with the shaft 2 of the electric generator 1. The installation also contains a circular guide apparatus having an outer 6 and an inner 7 shell, the constituents of which are circular saddle-shaped surfaces of revolution around the axis of rotation of the rotor 8. Between the shells 6 and 7 are the blades 9 of the guide apparatus. The input edge 10 and the output edge 11 of the blades 9 are made rectilinear, and the input edge 10 is oriented along the axis 8, and the output edge 11 is perpendicular to the axis 8. The through passage of the interscapular channels 12 is reduced in the direction of the output edge 11. The turbine is axial, the turbine rotor 3 is installed in the housing 13 having an inlet 14 in communication with the annular exit 15 of the guide apparatus, the inner 17 and outer 16 walls of the hole 14 are a continuation of the shells 7 and 6 of the guide apparatus. At the exit from the housing 13, an outlet pipe 18 is installed, which has a 90 ° rotation with an outlet 20 and the ability to rotate in a circumferential direction at the junction with the housing 19. A flat ridge 21 is installed on top of the outlet pipe.

Работа ветродвигателя осуществляется следующим образом.The operation of the wind turbine is as follows.

Работа ветродвигателя не зависит от направления ветра и не требует ориентации на ветер. Поток ветра поступает в межлопаточные каналы 12 направляющего аппарата. Разогнавшийся в направляющих межлопаточных каналах 12 и изменивший направление поток натекает на всю поверхность рабочих лопастей 4 турбины и отдает свою энергию этим лопастям. В результате кинетическая энергия воздушного потока преобразуется в механическую энергию вращения и в дальнейшем в электрогенераторе 1 - в электрическую энергию. В выходном патрубке 18 поток поворачивается на 90° и выходит из ветродвигателя через отверстие 20. При этом благодаря наличию гребня 21 набегающий поток ветра поворачивает выходной патрубок 18 и ориентирует выходное отверстие 20 патрубка по направлению ветра. В результате поток ветра, обтекающий выходной патрубок, эжектирует поток, истекающий из выходного патрубка 18 через отверстие 20, вследствие чего внутри выходного патрубка 18 образуется разрежение, что, в свою очередь, приводит к увеличению перепада давлений на турбине и, соответственно, к увеличению работы турбины, которая преобразуется в механическую энергию вращения ротора 3 и в дальнейшем в электрогенераторе 1 в электрическую энергию.The operation of the wind turbine does not depend on the direction of the wind and does not require orientation to the wind. The wind flow enters the interscapular channels 12 of the guide vane. Accelerated in the guide interscapular channels 12 and changed direction, the flow flows over the entire surface of the working blades 4 of the turbine and gives its energy to these blades. As a result, the kinetic energy of the air flow is converted into mechanical energy of rotation and then in the electric generator 1 into electrical energy. In the outlet pipe 18, the flow rotates 90 ° and leaves the wind turbine through the hole 20. In this case, due to the presence of the ridge 21, the incoming wind stream rotates the outlet pipe 18 and orients the outlet 20 of the pipe in the direction of the wind. As a result, a wind stream flowing around the outlet pipe ejects a stream flowing from the outlet pipe 18 through the hole 20, as a result of which a vacuum forms inside the outlet pipe 18, which, in turn, leads to an increase in the pressure drop across the turbine and, consequently, to an increase in work turbine, which is converted into mechanical energy of rotation of the rotor 3 and then in the generator 1 into electrical energy.

Применение полезной модели позволит увеличить мощность турбины и увеличить КПД преобразования энергии ветра в механическую энергия вращения вала и в дальнейшем в электрическую энергию.Application of the utility model will increase the turbine power and increase the efficiency of conversion of wind energy into mechanical energy of rotation of the shaft and subsequently into electrical energy.

Claims

A wind turbine containing an electric generator mounted on the shaft, a turbine rotor with blades, the shaft of which is connected with the electric generator shaft, and a guiding apparatus including shells, between which blades are located with straight input and output edges, the input edge being oriented along the axis of rotation of the turbine rotor, the guiding the apparatus is made circular, the shells forming it are circular saddle-shaped surfaces of revolution about the axis of rotation of the rotor, the outlet edge of the blade is oriented perpendicularly circularly to the axis of rotation, the passage section of the interscapular channels being reduced in the direction of exit, the turbine is made axial, the turbine rotor is installed in a housing having an inlet in communication with the output of the guide apparatus, characterized in that an outlet channel having a rotation is installed at the outlet of the turbine housing 90 ° and the ability to rotate in the circumferential direction, and a flat horizontal ridge is installed above the nozzle.