RU181671U1 - COMBINED ADJUSTABLE WIND ENGINE - Google Patents

COMBINED ADJUSTABLE WIND ENGINE Download PDF

Info

Publication number
RU181671U1
RU181671U1 RU2017125166U RU2017125166U RU181671U1 RU 181671 U1 RU181671 U1 RU 181671U1 RU 2017125166 U RU2017125166 U RU 2017125166U RU 2017125166 U RU2017125166 U RU 2017125166U RU 181671 U1 RU181671 U1 RU 181671U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzles
confuser
shutters
rotor
pair
Prior art date
Application number
RU2017125166U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Идгай Хасанович Мингазетдинов
Инна Дмитриевна Бурова
Роман Андреевич Лисин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
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 "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority to RU2017125166U priority Critical patent/RU181671U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU181671U1 publication Critical patent/RU181671U1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/04Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D7/00Controlling wind motors 
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Abstract

Комбинированный регулируемый ветродвигатель относится к ветроэнергетике и может быть использован в различных отраслях для обеспечения экологически чистой энергией. Предложенное устройство представляет собой аппарат с вертикально расположенным ротором, вокруг которого расположены тангенциальное конфузорные сопла. Количество конфузорных сопел четное и они сблокированы попарно с противоположными радиальными сегментами. Каждое сопло имеет подвижную заслонку в узкой части конфузора и положение заслонок управляется совместно с каждой парой сопел, а управление положением заслонок осуществляется за счет вращения шестерни, соответствующей каждой паре сопел, и перемещением зубчатых реек, связанных с парой заслонок через гидроусилители. Управляющие шестерни расположены на валу флюгера, проходящего внутри вала ротора. Тангенциальные стенки ротора имеют аэродинамический профиль, а каждая подвижная заслонка имеет направляющие пазы. Таким образом, при управлении заслонками достигается более полное использование ветрового потока, попадающего в полость аппарата, вследствие чего повышается КПД ветроустановки. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.Combined adjustable wind turbine refers to wind energy and can be used in various industries to provide clean energy. The proposed device is an apparatus with a vertically arranged rotor around which tangential confuser nozzles are located. The number of confuser nozzles is even and they are interlocked in pairs with opposite radial segments. Each nozzle has a movable shutter in a narrow part of the confuser and the position of the shutters is controlled together with each pair of nozzles, and the position of the shutters is controlled by rotating the gear corresponding to each pair of nozzles and moving the gear racks connected to the pair of shutters through the hydraulic booster. The control gears are located on the vane shaft passing inside the rotor shaft. The tangential walls of the rotor have an aerodynamic profile, and each movable flap has guide grooves. Thus, when controlling the dampers, a more complete use of the wind flow entering the cavity of the apparatus is achieved, as a result of which the efficiency of the wind turbine is increased. 4 s.p. f-ly, 5 ill.

Description

Комбинированный регулируемый ветродвигатель. Полезная модель относится к ветроэнергетике и может быть использована в ветряных двигателях для обеспечения энергией различных потребителей. Известны ветродвигатели с вертикальным ротором и размещенными по всей окружности ротора подводящими тангенциально расположенными конфузорными соплами (см. а.с. №408049 бюл. №47. от 10. XII. 1973). В этом устройстве, набегающий поток воздуха, втекающий в конфузорные сопла с наветренной стороны, раскручивает ротор и, после совершения этой полезной работы, поток воздуха вытекает через сопла с подветренной стороны. Частично, через открытое верхнее пространство, над ротором.Combined adjustable wind turbine. The utility model relates to wind energy and can be used in wind turbines to provide energy to various consumers. Known wind turbines with a vertical rotor and placed around the entire circumference of the rotor inlet tangentially located confuser nozzles (see AS No. 408049 bul. No. 47. from 10. XII. 1973). In this device, an incoming air stream flowing into the confusor nozzles on the windward side spins the rotor and, after doing this useful work, the air flow flows through the nozzles on the leeward side. Partially, through the open upper space, above the rotor.

Для повышения К.П.Д. ветродвигателя, в верхней части ротора устанавливают дополнительное лопастное колесо с наклонными лопастями (см. №136100, бюл. №36 от 27.12.2013 г. ), для увеличения К.П.Д над лопастным колесом установлен аэродинамический пропеллер. Известный комбинированный ветродвигатель также содержит закрепленное на вертикальном полом валу ветроколесо и конфузорные сопла.To increase KPD wind turbine, an additional impeller wheel with inclined blades is installed in the upper part of the rotor (see No. 136100, bull. No. 36 dated 12/27/2013), to increase KPD an aerodynamic propeller is installed above the impeller. The known combined wind turbine also comprises a wind wheel mounted on a vertical hollow shaft and confuser nozzles.

Данное устройство принято нами за прототип. Недостаток прототипа: низкий коэффициент полезного действия (К.П.Д), обусловленный тем, что значительная часть воздушного потока, обладающего кинетической энергией, вытекает через сопла с подветренной стороны и не используется в работе.This device is taken by us as a prototype. The disadvantage of the prototype: low efficiency (KPD), due to the fact that a significant part of the air flow with kinetic energy flows through the nozzles on the leeward side and is not used in the work.

Технической проблемой является низкий коэффициент полезного действия.The technical problem is the low efficiency.

Технический результат, направленный на решение данной проблемы, заключается в повышении К.П.Д. за счет более полного использования располагаемой мощности ветрового потока с регулированием в зависимости от направления фронта ветра.The technical result aimed at solving this problem is to increase KPD due to a more complete use of the available power of the wind flow with regulation depending on the direction of the wind front.

Технический результат достигается тем, что комбинированный регулируемый ветродвигатель для ветровых энергоустановок, содержащий тангенциально расположенные конфузорные сопла с регулируемыми заслонками в узком сечении и вертикально расположенный ротор, выполнен с четным количеством конфузорных сопел и положение заслонок управляется положением зубчатой рейки, связанной через гидроусилитель с шестерней, расположенной на валу флюгера, находящегося внутри вала ротора, причем каждой паре заслонок, расположенных в радиально противоположных соплах, соответствует своя шестерня с рейкой и гидроусилителем. Тангенциальные стенки конфузорных сопел имеют аэродинамический профиль, а каждая подвижная заслонка имеет направляющие пазы.The technical result is achieved by the fact that the combined adjustable wind turbine for wind power plants, containing tangentially located confuser nozzles with adjustable shutters in a narrow section and a vertically located rotor, is made with an even number of confuser nozzles and the position of the shutters is controlled by the position of the rack connected via a power steering with a gear located on the shaft of the weather vane located inside the rotor shaft, and each pair of dampers located in a radially opposite field zhnyh nozzles corresponds to a different gear with the rack and booster. The tangential walls of the confuser nozzles have an aerodynamic profile, and each movable shutter has guide grooves.

Предлагаемое устройство представлено наThe proposed device is presented on

Фиг. 1 - общий вид;FIG. 1 - general view;

Фиг. 2 -поперечное сечение;FIG. 2-cross section;

Фиг. 3 - расположение управляющих шестерен на валу флюгера;FIG. 3 - the location of the control gears on the shaft of the wind vane;

Фиг. 4 - гидравлическая схема управления;FIG. 4 - hydraulic control circuit;

Фиг. 5 - кинематическая схема движения заслонками.FIG. 5 is a kinematic diagram of the movement of the shutters.

Здесь:Here:

1 - основание;1 - base;

2 - конфузорное сопло,2 - confuser nozzle,

3 - ротор Савониуса,3 - Savonius rotor,

4 - подвижная заслонка,4 - movable damper

5 - основной вал,5 - the main shaft,

6 - лопастное колесо,6 - paddle wheel,

7 - аэродинамический пропеллер,7 - aerodynamic propeller,

8 - флюгер,8 - weather vane,

9 - штанга флюгера,9 - rod weather vane,

10 - управляющий вал,10 - control shaft,

11 - верхний подшипник управляющего вала,11 - the upper bearing of the control shaft,

12 - верхний подшипник основного вала,12 - the upper bearing of the main shaft,

13 - кожух,13 - casing,

14 - диск,14 - disk

15 - нижний подшипник основного вала,15 - the lower bearing of the main shaft,

16 - шкив,16 - pulley

17 - зубчатые рейки,17 - gear racks,

18 - зубчатые колеса,18 - gears,

19 - нижний подшипник управляющего вала,19 - the lower bearing of the control shaft,

20 - паз, направляющий заслонки,20 - groove guiding the flaps,

21 - гидроцилиндр,21 - a hydraulic cylinder,

22 - пружина,22 - spring

23 - гидроусилитель,23 - power steering,

24 - гидроцилиндр зубчатой рейки.24 - a hydraulic cylinder of a gear rack.

Предложенное устройство представляет собой следующую конструкцию. На основании 1 расположен основной вал 5, выполненный пустотелым, внутри которого находится управляющий вал 10. На валу 5 установлен ротор Савониуса 3, закрепленный на диске 14. Вокруг ротора Савониуса 3 расположен, конфузорное сопло 2 образованный радиальной - 2р,The proposed device is the following design. On the base 1 there is a main shaft 5, made hollow, inside which there is a control shaft 10. On the shaft 5 there is a Savonius rotor 3 mounted on the disk 14. Around the Savonius rotor 3 is located, a confuser nozzle 2 formed by a radial - 2p,

тангенциальной 2 т боковыми стенками и двумя- верхним 2в и нижним 2н стенками, которые образуют конфузорный канал, расположенный тангенциально к оси вращения ротора Савониуса 3. На боковой тангенциальной стенке 2 т находится подвижная заслонка 4, которая может передвигаться в направляющем пазу 20. Подвижная заслонка 4 имеет пружину 22 и соединена со штоком гидроцилиндра 21, который соединен гидравлически с гидроусилителем 23. На основном валу 5 над ротором Савониуса находится лопастное колесо 6, над которым установлен аэродинамический пропеллер 7. Основной вал 5 вращается в подшипниках 12 и 15. Внутри основного вала 5 проходит управляющий вал 10, вращающийся в подшипниках 11 и 19. На валу 5 имеется шкив 16 для отвода снимаемой мощности потребителю. В верхней части вала 10 имеется штанга 9 с флюгером 8. В нижней части вала 10 расположены зубчатые колеса 18, количество которых равно числу пар сблокированных сопел концентраторов 2. Каждое зубчатое колесо 18 имеет в зацеплении зубчатую рейку 17, которые связаны с гидроусилителями 23 и через гидроцилиндры 21 воздействуют на заслонку 4.tangential 2 t side walls and two upper 2b and lower 2n walls that form a confuser channel located tangentially to the axis of rotation of the Savonius rotor 3. On the side tangential wall 2 t there is a movable damper 4, which can move in the guide groove 20. Movable damper 4 has a spring 22 and is connected to the rod of the hydraulic cylinder 21, which is connected hydraulically to the hydraulic booster 23. On the main shaft 5 above the Savonius rotor is a blade wheel 6, over which an aerodynamic propeller is installed 7. The main shaft 5 rotates in bearings 12 and 15. Inside the main shaft 5 passes the control shaft 10, rotating in bearings 11 and 19. On the shaft 5 there is a pulley 16 for the removal of the removed power to the consumer. In the upper part of the shaft 10 there is a rod 9 with a weather vane 8. In the lower part of the shaft 10 there are gears 18, the number of which is equal to the number of pairs of blocked nozzles of the hubs 2. Each gear 18 has a gear rack 17 that are connected to the hydraulic boosters 23 and through hydraulic cylinders 21 act on the shutter 4.

Устройство работает следующим образом: набегающий поток воздуха попадает в несколько окон, расположенные с наветренной стороны. В соответствии с направлением ветра поворачивается штанга 9 с флюгером 8, вследствие чего поворачивается управляющий вал 10. Расположенные на валу 10 зубчатые колеса 18 поворачиваются, перемещая находящиеся с ними в зацеплении зубчатые рейки 17. Перемещение реек 17 воздействует на поршни гидроусилителей 23 и через гидроцилиндры 21 воздействуют на заслонки 4. Каждое зубчатое колесо 18 находится в зацеплении с двумя зубчатыми рейками 17, расположенными диаметрально противоположно друг к другу, поэтому их перемещение происходит во взаимно противоположных направлениях. Таким же образом, в противоположных направлениях осуществляется воздействие на поршни гидроусилителей 23 и через гидроцилиндры 21 на заслонки 4. Поскольку конфузорные сопла 2 сблокированы попарно с противоположным радиальным сегментом и каждое зубчатое колесо 18 и зубчатые рейки 17 управляют каждой парой заслонок 4, то одновременно происходит действие с каждой парой заслонок, но с противоположным знаком: одна заслонка полностью открывает канал сопла (с наветренной стороны), а другая заслонка полностью закрывает канал сопла (с подветренной стороны). При этом, заслонки, относящиеся к боковым каналам (по отношению к направлению ветра) занимают промежуточное положение. Поскольку поток воздуха, истекающий с подветренных сопел существенно уменьшается, то значительная часть воздуха раскручивает ротор Савониуса и лопастное колесо 6 и мощность на валу 5 существенно возрастает и увеличивается снимаемая энергия со шкива 16.The device works as follows: the incoming air flow enters several windows located on the windward side. In accordance with the direction of the wind, the rod 9 with the weather vane 8 is rotated, as a result of which the control shaft 10 is rotated. The gear wheels 18 located on the shaft 10 are rotated, moving the gear racks 17 engaged with them, the movement of the racks 17 acts on the hydraulic pistons 23 and through the hydraulic cylinders 21 act on the shutter 4. Each gear 18 is engaged with two gear racks 17 located diametrically opposite to each other, so they move in mutually opposite false directions. In the same way, in the opposite directions, the pistons of the hydraulic boosters 23 are exposed and through the hydraulic cylinders 21 to the shutters 4. Since the confuser nozzles 2 are pairwise blocked with the opposite radial segment and each gear 18 and gear racks 17 control each pair of shutters 4, then the action with each pair of dampers, but with the opposite sign: one damper completely opens the nozzle channel (on the windward side), and the other damper completely closes the nozzle channel (on the leeward side Oron). Moreover, the flaps related to the side channels (with respect to the direction of the wind) occupy an intermediate position. Since the air flow flowing from the leeward nozzles is significantly reduced, a significant part of the air spins the Savonius rotor and the impeller 6 and the power on the shaft 5 increases significantly and the removed energy from the pulley 16 increases.

В случае изменения направления ветра штанга 9 с флюгером 8 поворачивается, вызывая поворот управляющего вала 10, в соответствии с которым зубчатые колеса 18 изменяют свое положение передвигая соответствующие зубчатые рейки 17, а соответственно и заслонки 4. Поэтому, при любом направлении ветра одна пара конфузорных сопел обязательно будет соответствовать вектору направления потока воздуха и заслонка с направленной стороны будет полностью открыта, а с подветренной стороны будет полностью закрыта. Такое более полное использование ветрового потока позволит повысить К.П.Д. установки.In the event of a change in the direction of the wind, the rod 9 with the weather vane 8 rotates, causing the control shaft 10 to rotate, according to which the gears 18 change their position by moving the corresponding gear racks 17, and accordingly the flaps 4. Therefore, for any wind direction, one pair of confuser nozzles it will definitely correspond to the air flow direction vector and the damper on the directed side will be fully open, and on the leeward side it will be completely closed. Such a more complete use of the wind flow will increase KPD installation.

Claims (3)

1. Комбинированный регулируемый ветродвигатель для ветровых энергоустановок, содержащий тангенциально расположенные конфузорные сопла с регулируемыми заслонками в узком сечении и вертикально расположенный ротор, отличающийся тем, что устройство выполнено с четным количеством конфузорных сопел и положение заслонок управляется положением зубчатой рейки, связанной через гидроусилитель с шестерней, расположенной на валу флюгера, находящегося внутри вала ротора, причем каждой паре заслонок, расположенных в радиально противоположных соплах, соответствует своя шестерня с рейкой и гидроусилителем.1. A combined adjustable wind turbine for wind power plants, containing tangentially located confuser nozzles with adjustable shutters in a narrow section and a vertically located rotor, characterized in that the device is made with an even number of confuser nozzles and the position of the shutters is controlled by the position of the rack connected via a hydraulic booster with gear, located on the vane shaft located inside the rotor shaft, and each pair of dampers located in radially opposite chopping block, corresponds to its own gear with rack and power steering. 2. Комбинированный регулируемый ветродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что тангенциальные стенки конфузорных сопел имеют аэродинамический профиль.2. The combined adjustable wind turbine according to claim 1, characterized in that the tangential walls of the confuser nozzles have an aerodynamic profile. 3. Комбинированный регулируемый ветродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что каждая подвижная заслонка имеет направляющие пазы.3. The combined adjustable wind turbine according to claim 1, characterized in that each movable shutter has guide grooves.
RU2017125166U 2017-07-13 2017-07-13 COMBINED ADJUSTABLE WIND ENGINE RU181671U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017125166U RU181671U1 (en) 2017-07-13 2017-07-13 COMBINED ADJUSTABLE WIND ENGINE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017125166U RU181671U1 (en) 2017-07-13 2017-07-13 COMBINED ADJUSTABLE WIND ENGINE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU181671U1 true RU181671U1 (en) 2018-07-26

Family

ID=62981901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017125166U RU181671U1 (en) 2017-07-13 2017-07-13 COMBINED ADJUSTABLE WIND ENGINE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU181671U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110985304A (en) * 2020-01-02 2020-04-10 李燕芳 Vertical axis wind turbine
RU2747736C1 (en) * 2020-09-01 2021-05-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Adjustable wind turbine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4415814A (en) * 1980-09-25 1983-11-15 Jose Martinez System for the generation of electrical energy by utilizing and controlling wind energy
SU1268792A1 (en) * 1985-05-28 1986-11-07 Cherednichenko Sergej V Wind motor
RU2285149C2 (en) * 2004-06-16 2006-10-10 Станислав Иванович Гусак Vortex wind-power plant
RU71707U1 (en) * 2007-12-04 2008-03-20 Нина Александровна Устина ROTARY WIND ENGINE
RU136100U1 (en) * 2013-07-18 2013-12-27 Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Лицей № 145" Авиастроительного района города Казани COMBINED WIND ENGINE

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4415814A (en) * 1980-09-25 1983-11-15 Jose Martinez System for the generation of electrical energy by utilizing and controlling wind energy
SU1268792A1 (en) * 1985-05-28 1986-11-07 Cherednichenko Sergej V Wind motor
RU2285149C2 (en) * 2004-06-16 2006-10-10 Станислав Иванович Гусак Vortex wind-power plant
RU71707U1 (en) * 2007-12-04 2008-03-20 Нина Александровна Устина ROTARY WIND ENGINE
RU136100U1 (en) * 2013-07-18 2013-12-27 Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Лицей № 145" Авиастроительного района города Казани COMBINED WIND ENGINE

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110985304A (en) * 2020-01-02 2020-04-10 李燕芳 Vertical axis wind turbine
RU2747736C1 (en) * 2020-09-01 2021-05-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" Adjustable wind turbine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120099977A1 (en) Fluid directing system for turbines
US6674181B2 (en) Wind-driven twin turbine
RU2015104806A (en) VERTICAL AXIAL WIND AND HYDRAULIC TURBINE WITH FLOW CONTROL
RU181671U1 (en) COMBINED ADJUSTABLE WIND ENGINE
US20140356163A1 (en) Turbomachine
Sharma et al. Performance measurement of a two-stage two-bladed Savonius rotor
WO2006123951A1 (en) A wind turbine
WO2011109003A1 (en) Wind energy installation
US20130101398A1 (en) Impulse wind machine
RU136100U1 (en) COMBINED WIND ENGINE
RU2642706C2 (en) The wind-generating tower
RU2267647C1 (en) Wind motor with "banana" blades and method of control of rotational frequency of wind-power turbine
RU162228U1 (en) WIND POWER PLANT
CN203463230U (en) Power device of vertical gathering fan housing wind power generation power package
EP2626548A1 (en) Wind turbine
RU218294U1 (en) wind generator
RU2231682C1 (en) Windmill
RU2773251C1 (en) Wind turbine with adjustable wind-guiding screens
RU2166665C1 (en) Windmill
KR102066031B1 (en) Two axis vertical type wind power generator
TW201638466A (en) Flow force blade device
RU2403435C2 (en) Rotor
RU79313U1 (en) WIND POWER PLANT
RU2555921C2 (en) Turbine for wind engines
RU2496026C2 (en) Vertical rotor

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20190714