RU2102630C1 - Windmill - Google Patents

Windmill Download PDF

Info

Publication number
RU2102630C1
RU2102630C1 RU96103977A RU96103977A RU2102630C1 RU 2102630 C1 RU2102630 C1 RU 2102630C1 RU 96103977 A RU96103977 A RU 96103977A RU 96103977 A RU96103977 A RU 96103977A RU 2102630 C1 RU2102630 C1 RU 2102630C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind
walls
wall
concentration
wheel
Prior art date
Application number
RU96103977A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96103977A (en
Inventor
Алексей Федорович Мальцев
Original Assignee
Алексей Федорович Мальцев
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 Алексей Федорович Мальцев filed Critical Алексей Федорович Мальцев
Priority to RU96103977A priority Critical patent/RU2102630C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2102630C1 publication Critical patent/RU2102630C1/en
Publication of RU96103977A publication Critical patent/RU96103977A/en

Links

Images

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

FIELD: wind-power engineering; windmills in which rotor axis of revolution is perpendicular to wind direction. SUBSTANCE: windmill has windwheel with blades, hollow vertical shaft mounting windwheel, and fixed wind guide arranged over windwheel circumference. Hollow vertical shaft has flow path and blades are installed in its hollow over helical line. Wind guide has wind-concentration walls, wind-guide walls, base, and top platform. Wind-concentration walls are paired and so are wind-guide walls; paired walls are mounted on base over windwheel circumference in diametrically opposite positions and inclined through certain angle toward windwheel direction of rotation; free end of each wall is fixed to top platform. EFFECT: improved design. 9 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности, к ветряным двигателям с осью вращения ротора перпендикулярной направлению ветра и с неподвижным ветронаправляющим средством. The invention relates to the field of wind energy, in particular, to wind engines with an axis of rotation of the rotor perpendicular to the direction of the wind and with a fixed wind-guiding means.

Известен ветродвигатель [1] содержащий вертикальный корпус, размещенные по его окружности направляющие стойки, отражатель потока, расположенный под корпусом, и установленное в последнем ветроколесо, имеющее вертикальный вал с лопастями. Ветроколесо снабжено горизонтальными крыльями, расположенными в два яруса по высоте вала и прикрепленными к нему торцами лопастей, причем каждая лопасть выполнена в виде сплошной и перфорированной пластин, наклонных к горизонтальной плоскости. Перфорация каждой пластины выполнена в виде профилированных окон, стенки которых расположены под углом к ее поверхности. Корпус снабжен поворотными заслонками, расположенными между направляющими стойками. Known wind turbine [1] containing a vertical housing, guide racks placed around its circumference, a flow reflector located under the housing, and installed in the last wind wheel, having a vertical shaft with blades. The wind wheel is equipped with horizontal wings located in two tiers along the height of the shaft and the ends of the blades attached to it, each blade made in the form of a continuous and perforated plate, inclined to the horizontal plane. Perforation of each plate is made in the form of profiled windows, the walls of which are located at an angle to its surface. The housing is equipped with rotary dampers located between the guide posts.

В указанном ветродвигателе в качестве неподвижного ветронаправляющего средства установлены направляющие стойки, размещенные по окружности корпуса. Для остановки ветроколеса между этими направляющими стойками дополнительно установлены поворотные заслонки. In said wind turbine, guide racks mounted around the circumference of the casing are installed as a stationary wind-guiding means. To stop the wind wheel between these guide racks, rotary dampers are additionally installed.

Основным недостатком данной конструкции ветродвигателя является низкий КПД из-за значительных потерь энергии ветра в ветронаправляющем средстве, т. е. в направляющих стойках, между которыми установлены поворотные заслонки. The main disadvantage of this design of the wind turbine is its low efficiency due to significant wind energy losses in the wind guiding means, i.e., in the guide posts, between which the rotary shutters are installed.

Известен также ветродвигатель [2] содержащий закрепленное на вертикальном валу ветроколесо и расположенные по его окружности неподвижные конфузорные сопла. Ветродвигатель содержит лопастное колесо с валом, размещенное над ветроколесом и имеющее наклонные лопасти, причем вертикальный вал выполнен полым и в его полости расположен вал лопастного колеса. Also known is a wind turbine [2] comprising a wind wheel mounted on a vertical shaft and fixed confuser nozzles located around its circumference. The wind turbine comprises a blade wheel with a shaft located above the wind wheel and having inclined blades, the vertical shaft being hollow and the blade wheel shaft located in its cavity.

По своей технической сущности, составу существенных признаков и достигаемому техническому результату данный ветродвигатель является наиболее близким к заявляемому. By its technical nature, the composition of the essential features and the achieved technical result, this wind turbine is the closest to the claimed one.

Основным недостатком ветродвигателя, принятого за прототип, является низкий КПД вследствие неполного использования энергии ветра. Это объясняется тем, что значительная часть энергии ветра, набегающего на ветродвигатель, теряется в конфузорных соплах, а дополнительно установленное лопастное колесо, на которое поступает отработанный на ветроколесе и потерявший кинетическую энергию поток воздуха, не восполняет первоначальных потерь энергии ветра, а следовательно, и первоначальных потерь КПД ветродвигателя. Потери энергии ветра в ветродвигателе данной конструкции еще более значительны при его работе в сложных климатических условиях, а особенно в зимних условиях, когда пропускную способность конфузорных сопел значительно снижает обледенение последних и занос снегом. The main disadvantage of the wind turbine adopted as a prototype is its low efficiency due to the incomplete use of wind energy. This is explained by the fact that a significant part of the energy of the wind running onto the wind turbine is lost in the confuser nozzles, and the additionally installed impeller, which receives the air flow worked out on the wind wheel and has lost kinetic energy, does not make up for the initial losses of wind energy, and therefore the initial loss of wind turbine efficiency. Loss of wind energy in a wind turbine of this design is even more significant when it is operated in difficult climatic conditions, and especially in winter conditions, when the throughput capacity of confuser nozzles significantly reduces icing of the latter and snow drift.

В основу изобретения поставлена задача разработать надежную в эксплуатации и простую конструкцию ветродвигатля с вертикальной осью вращения ветроколеса и неподвижным ветронаправляющим средством, повысить его КПД за счет увеличения коэффициента использования энергии ветра. The basis of the invention is the task of developing a reliable and simple construction of a wind turbine with a vertical axis of rotation of the wind wheel and a stationary wind guide means, to increase its efficiency by increasing the utilization of wind energy.

Поставленная задача решается тем, что в ветродвигателе, содержащем закрепленное на вертикальном полом валу ветроколесо с лопастями и неподвижное ветронаправляющее средство, расположенное по окружности ветроколеса, вертикальный полый вал выполнен проточным, а в его внутренней полости по винтовой спирали дополнительно установлены лопасти, неподвижное ветронаправляющее средство содержит, по меньшей мере, четыре стенки для концентрации ветра, по меньшей мере, четыре ветронаправляющие стенки, основание и верхнюю площадку, причем стенки для концентрации ветра попарно и ветронаправляющие стенки также попарно жестко установлены на основании по окружности ветроколеса диаметрально противоположно одна от другой под углом навстречу направлению вращения ветроколеса относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось ветроколеса и середину, обращенной к ветроколесу плоскости стенки по ее высоте, при этом стенки для концентрации ветра установлены под углом 10-20o, а ветронаправляющие стенки установлены под углом 15-25o, свободный конец каждой стенки прикреплен к верхней площадке.The problem is solved in that in a wind turbine containing a wind wheel with blades fixed on a vertical hollow shaft and a stationary wind guide means located around the circumference of the wind wheel, the vertical hollow shaft is made flowing, and blades are additionally installed in its inner cavity along a helical spiral, the stationary wind guide means at least four walls for wind concentration, at least four wind guide walls, a base and an upper platform, the walls being For the concentration of wind, the wind guide walls are pairwise and pairwise rigidly mounted on the base around the wind wheel circumference diametrically opposite to each other at an angle to the direction of rotation of the wind wheel relative to the vertical plane passing through the axis of the wind wheel and the middle facing the wind plane of the wall plane along its height, while the walls wind concentration angled 10-20 o, and the wind guide walls are installed at an angle of 15-25 o, the free end of each wall is attached to the top loschadke.

Винтовая спираль во внутренней полости вертикального вала установлена с углом подъема 1,0-10o относительно горизонтальной плоскости, а в качестве лопастей в полости вала по винтовой спирали установлена непрерывная лента, которая одной стороной сопряжена с внутренней поверхностью вала.A helical spiral in the inner cavity of the vertical shaft is installed with an elevation angle of 1.0-10 o relative to the horizontal plane, and as blades in the cavity of the shaft along the helical spiral, a continuous tape is installed, which is mated on one side with the inner surface of the shaft.

На рабочей поверхности каждой лопасти ветроколеса выполнены продольные гофры, а в стенке вала ветроколеса по его длине со стороны рабочей поверхности каждой его лопасти выполнены сквозные отверстия, например, в виде вертикальных щелей. Longitudinal corrugations are made on the working surface of each wind wheel blade, and through holes, for example, in the form of vertical slots, are made in the wall of the wind wheel shaft along its length from the side of the working surface of each of its blade.

Основание и верхняя площадка ветронаправляющего средства снабжены ступицами, в которые помещены подшипники для установки вертикального вала ветроколеса. The base and the upper platform of the wind-guiding means are equipped with hubs in which bearings are placed for installing the vertical shaft of the wind-wheel.

Каждая стенка для концентрации ветра и каждая ветронаправляющая стенка выполнены сужающимися кверху, а в поперечном сечении выполнены в виде полого треугольника. На рабочих плоскостях каждой стенки для концентрации ветра установлены ветронаправляющие планки под углом 8-15o к горизонтальной плоскости с углом подъема в сторону ветроколеса. Ширина стенки для концентрации ветра превышает ветронаправляющей стенки, по меньшей мере, в два раза.Each wall for wind concentration and each wind-guiding wall are made tapering upwards, and in the cross section are made in the form of a hollow triangle. On the working planes of each wall for wind concentration, wind guide strips are installed at an angle of 8-15 o to the horizontal plane with an elevation angle in the direction of the wind wheel. The wall width for wind concentration is at least two times greater than the wind guide wall.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения и прототипа показывает, что первый имеет в отличие от прототипа следующие существенные признаки:
вертикальный полый вал выполнен проточным, а в его внутренней полости по винтовой спирали установлены рабочие лопасти;
неподвижное ветронаправляющее средство содержит, по меньшей мере, четыре стенки для концентрации ветра, по меньшей мере, четыре ветронаправляющие стенки, основание и верхнюю площадку;
стенки для концентрации ветра попарно и ветронаправляющие стенки также попарно жестко установлены на основании по окружности ветроколеса диаметрально противоположно одна от другой под углом навстречу направлению вращения ветроколеса относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось ветроколеса и середину, обращенной к ветроколесу плоскости стенки по ее высоте, при этом стенки для концентрации ветра установлены под углом 10-20o, а ветронаправляющие стенки установлены под углом 15-25o, свободный конец каждой стенки прикреплен к верхней площадке.A comparative analysis of the proposed technical solution and prototype shows that the first has, in contrast to the prototype, the following essential features:
the vertical hollow shaft is made flowing, and working blades are installed in its inner cavity along a helical spiral;
the stationary wind guide means comprises at least four walls for concentration of the wind, at least four wind guide walls, a base and an upper platform;
the walls for the concentration of wind in pairs and the wind guide walls are also pairwise rigidly mounted on the base around the circumference of the wind wheel diametrically opposite to each other at an angle to the direction of rotation of the wind wheel relative to the vertical plane passing through the axis of the wind wheel and the middle facing the wind plane of the wall along its height, while wall wind concentration angled 10-20 o, and the wind guide walls are installed at an angle of 15-25 o, the free end of each wall is attached to erhney site.

Данная совокупность существенных признаков обеспечивает получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны. This set of essential features provides a technical result in all cases to which the requested amount of legal protection applies.

Признаки же, указанные ниже, характеризуют изобретение лишь в конкретных формах выполнения, но также существенным образом обеспечивают достижение технического результата:
винтовая спираль во внутренней полости вертикального вала установлена с углом подъема 1,0-10o относительно горизонтальной плоскости;
в качестве лопастей в полости вала по винтовой спирали установлена непрерывная лента, которая одной стороной сопряжена с внутренней поверхностью вала;
на рабочей поверхности каждой лопасти ветроколеса выполнены продольные гофры;
в стенке вала ветроколеса по его длине со стороны рабочей поверхности каждой его лопасти выполнены сквозные отверстия, например, в виде вертикальных щелей;
основание и верхняя площадка ветронаправляющего средства снабжены ступицами, в которые помещены подшипники для установки вертикального вала ветроколеса;
каждая стенка для концентрации ветра и каждая ветронаправляющая стенка выполнены сужающимися кверху, а в поперечном сечении выполнены в виде полого треугольника;
на рабочих плоскостях стенок концентрации ветра установлены ветронаправляющие планки под углом 8-15o к горизонтальной плоскости с углом подъема в сторону ветроколеса;
ширина стенки для концентрации ветра превышает ширину ветронаправляющий стенки, по меньшей мере, в два раза;
Именно такая совокупность существенных признаков позволила создать простой по конструкции и надежный в работе ветродвигатель, повысить его КПД за счет увеличения коэффициента использования энергии ветра. Кроме того, данная конструкция ветродвигателя позволяет использовать ее при проектировании и строительстве ветроэнергетических установок различной мощности, в качестве типового элемента-модуля. Строительство ветроэнергетических установок, в которых их ветродвигатели собираются из типовых элементов-модулей позволит использовать ветер в самом активном приземном слое на высоте от 50 м до 100 м от поверхности земли, снизить стоимость ветроустановок в целом, повысить их надежность и конкурентоспособность в сравнении с традиционной энергетикой.The signs listed below characterize the invention only in specific forms of execution, but also substantially ensure the achievement of a technical result:
a helical spiral in the inner cavity of the vertical shaft is installed with an elevation angle of 1.0-10 o relative to the horizontal plane;
as blades in the shaft cavity along the helical spiral, a continuous tape is installed, which on one side is interfaced with the inner surface of the shaft;
longitudinal corrugations are made on the working surface of each blade of the wind wheel;
through the hole in the shaft wall of the wind wheel along its length from the side of the working surface of each of its blades, for example, in the form of vertical slots;
the base and the upper platform of the wind-guiding means are equipped with hubs in which bearings are placed for installing the vertical shaft of the wind-wheel;
each wall for wind concentration and each wind-guiding wall are made tapering upwards, and in the cross section are made in the form of a hollow triangle;
on the working planes of the walls of wind concentration installed wind-rails at an angle of 8-15 o to the horizontal plane with an angle of elevation in the direction of the wind wheel;
the wall width for wind concentration exceeds the width of the wind guide wall by at least two times;
It is this combination of essential features that made it possible to create a wind turbine simple in design and reliable in operation, to increase its efficiency by increasing the coefficient of utilization of wind energy. In addition, this design of the wind turbine allows it to be used in the design and construction of wind power plants of various capacities, as a typical module element. The construction of wind power plants in which their wind motors are assembled from typical module elements will allow the use of wind in the most active surface layer at a height of 50 m to 100 m from the earth’s surface, reduce the cost of wind turbines in general, increase their reliability and competitiveness in comparison with traditional energy .

На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигаемым техническим результатом, т.е. благодаря данной совокупности существенных признаков стало возможным увеличить надежность ветродвигателя и повысить его КПД. Кроме того, предложенный ветродвигатель прост по конструкции и может широко применяться в качестве типового элемента-модуля для сборки ветродвигателей ветроэнергитических установок различной мощности. Based on the foregoing, we can conclude that the set of essential features of the claimed invention has a causal relationship with the achieved technical result, i.e. thanks to this combination of essential features, it became possible to increase the reliability of the wind turbine and increase its efficiency. In addition, the proposed wind turbine is simple in design and can be widely used as a typical module element for assembling wind turbines of wind power plants of various capacities.

Следовательно, заявленное изобретение является новым, обладает изобретательским уровнем, т. е. оно явным образом не следует из уровня техники и пригодно для промышленного применения. Therefore, the claimed invention is new, has an inventive step, that is, it clearly does not follow from the prior art and is suitable for industrial use.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где: на фиг. 1 схематически представлен ветродвигатель; на фиг. 2 сечение по А-А; на фиг. 1; на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 1; на фиг. 4 схематически представлен ветродвигатель, собранный из трех однотипных ветродвигателей (трех ветродвигателей-модулей). The invention is illustrated in the drawing, where: in FIG. 1 schematically shows a wind turbine; in FIG. 2 section along AA; in FIG. one; in FIG. 3 - node 1 in FIG. one; in FIG. 4 schematically shows a wind turbine assembled from three of the same type of wind turbines (three wind turbines-modules).

Ветродвигатель состоит из ветроколеса и неподвижного ветронаправляющего средства, расположенного по окружности ветроколеса. The wind turbine consists of a wind wheel and a stationary wind guide means located around the circumference of the wind wheel.

Ветроколесо содержит вертикальный полый, проточный вал 1, закрепленные на его внешней поверхности половые лопасти 2. В полости вала 1 по винтовой спирали установлены лопасти 3. Последние выполнены в виде непрерывной ленты, которая одной стороной сопряжена с внутренней поверхностью вала 1, при этом угол подъема ленты составляет 1-10o. Рабочие поверхности лопастей 2 ветроколеса выполнены с продольными гофрами 4 на всю длину лопастей 2. Кроме того, в стенке полого вала 1 вдоль рабочей поверхности каждой лопасти 2 ветроколеса выполнены сквозные отверстия 5. Форма последних может быть различной, например, в виде щели, выполненной вдоль оси вала 1 ветроколеса.The wind wheel contains a vertical hollow, flowing shaft 1, sexual blades 2 fixed on its outer surface. The blades 3 are mounted in the cavity of the shaft 1 along the helical spiral 3. The latter are made in the form of a continuous tape, which is mated on one side with the inner surface of the shaft 1, while the angle of elevation the tape is 1-10 o . The working surfaces of the blades 2 of the wind wheel are made with longitudinal corrugations 4 for the entire length of the blades 2. In addition, through holes 5 are made in the wall of the hollow shaft 1 along the working surface of each blade 2 of the wind wheel 5. The shape of the latter can be different, for example, in the form of a gap made along axis of the shaft 1 of the wind wheel.

Неподвижное ветронаправляющее средство содержит основание 6, верхнюю площадку 7, стенки 8 для концентрации ветра и ветронаправляющие стенки 9. Количество стенок 8 и 9 в неподвижном ветронаправляющем средстве должно быть, по крайней мере, не меньше четырех стенок каждого функционального назначения. Стенки 8 для концентрации ветра попарно, а также ветронаправляющие стенки 9 попарно установлены жестко на основании 6 по окружности ветроколеса диаметрально противоположно одна от другой под углом навстречу направлению движения ветроколеса относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось ветроколеса и середину, обращенной к ветроколесу плоскости стенки по ее высоте. Стенки 8 для концентрации ветра установлены навстречу направлению вращения ветроколеса под углом 10-20o, а ветронаправляющие стенки 9 под углом 15-25o. Свободные концы стенок 8 и 9 жестко прикреплены к верхней площадке 7. Основание 6 и верхняя площадка 7 снабжены ступицами 10, в которые помещены подшипники 11 вала 1 ветроколеса. Стенки 8 и 9 по высоте ветродвигателя выполнены сужающимися от основания 6 к верхней площадке 7, причем ширина стенки 8 для концентрации ветра выполнена как минимум в два раза больше ширины ветронаправляющей стенки 9 по всей их длине. На рабочих плоскостях стенок 8 для концентрации ветра установлены планки 12 для формирования направленного воздушного потока на ветроколесо, причем планки 12 установлены под углом 8-15o к горизонтальной плоскости с углом подъема в сторону ветроколеса. Такие важнейшие конструктивные элементы ветродвигателя как лопасти 2 ветроколеса, стенки 8 для концентрации ветра и ветронаправляющие стенки 9 выполнены пустотелыми и с возможностью их обогрева для обеспечения надежной и бесперебойной работы ветродвигателя в суровых климатических условиях. Генератор (на чертеже не показан) кинематически соединен с нижним концом вертикального полого вала 1. При ураганных ветрах основную роль стабилизатора оборотов ветродвигателя выполняет дополнительный генератор (на чертеже не показан), который соединен с валом основного генератора посредством соединительной муфты.The fixed wind guide means comprises a base 6, an upper platform 7, walls 8 for wind concentration and wind guide walls 9. The number of walls 8 and 9 in a stationary wind guide means must be at least four walls of each functional purpose. Walls 8 for the concentration of wind in pairs, as well as wind guide walls 9 are installed in pairs rigidly on the base 6 around the circumference of the wind wheel diametrically opposite to each other at an angle to the direction of movement of the wind wheel relative to the vertical plane passing through the axis of the wind wheel and the middle facing the wind plane of the wall along it height. Walls 8 for wind concentration are installed in the direction of rotation of the wind wheel at an angle of 10-20 o , and wind guide walls 9 at an angle of 15-25 o . The free ends of the walls 8 and 9 are rigidly attached to the upper platform 7. The base 6 and the upper platform 7 are provided with hubs 10 in which the bearings 11 of the shaft 1 of the wind wheel are placed. The walls 8 and 9 along the height of the wind turbine are made tapering from the base 6 to the upper platform 7, and the width of the wall 8 for the concentration of the wind is made at least two times the width of the wind guide wall 9 along their entire length. On the working planes of the walls 8, for the concentration of wind, straps 12 are installed to form a directed air flow on the wind wheel, and the straps 12 are installed at an angle of 8-15 o to the horizontal plane with an angle of elevation in the direction of the wind wheel. Such important structural elements of a wind turbine as wind turbine blades 2, walls 8 for wind concentration and wind guide walls 9 are made hollow and can be heated to ensure reliable and uninterrupted operation of the wind turbine in harsh climatic conditions. A generator (not shown) is kinematically connected to the lower end of the vertical hollow shaft 1. In hurricane winds, the main role of the wind speed regulator is played by an additional generator (not shown), which is connected to the shaft of the main generator by means of a coupling.

Ветродвигатель работает следующим образом. The wind turbine operates as follows.

При возникновении ветра достаточной силы воздушные потоки, попадая на стенки 8, концентрируются последними, а затем стенками 8 и 9, а также планками 12 стенок 8 направляются на лопасти 2 ветроколеса и вращают его. При любом направлении ветра в формировании воздушных потоков на ветроколесо всегда участвуют как минимум 50% конструктивных элементов неподвижного ветронаправляющего средства (в приведенной на фиг. 2 конструкции ветродвигателя две стенки 8 для концентрации ветра и две ветронаправляющие стенки 9). Остальная часть стенок 8 и 9, расположенных с противоположной стороны ветроколеса, практически не оказывают никакого аэродинамического сопротивления уходящим с лопастей 2 воздушным потокам. Эти стенки 8 и 9 формируют дополнительные воздушные струи за ветроколесом так, что последние эжектируют воздушные потоки, увеличивая их скорость в ветроколесе. Такая организация воздушных потоков в ветродвигателе, а также выполнение рабочих поверхностей лопастей 2 гофрированными позволили значительно увеличить вращающий момент на валу 1 ветроколеса, что в итоге повысило КПД ветродвигателя. When there is a wind of sufficient force, the air flows, falling on the walls 8, are concentrated last, and then the walls 8 and 9, as well as the strips 12 of the walls 8 are sent to the blades 2 of the wind wheel and rotate it. At any direction of the wind, at least 50% of the structural elements of the stationary wind guide means always participate in the formation of air flows on the wind wheel (in the wind turbine design shown in Fig. 2 there are two walls 8 for wind concentration and two wind guide walls 9). The rest of the walls 8 and 9, located on the opposite side of the wind wheel, practically do not have any aerodynamic resistance to the air flows leaving the blades 2. These walls 8 and 9 form additional air jets behind the wind wheel so that the latter eject the air currents, increasing their speed in the wind wheel. This organization of air flows in the wind turbine, as well as the execution of the working surfaces of the blades 2 corrugated, significantly increased the torque on the shaft 1 of the wind wheel, which ultimately increased the efficiency of the wind turbine.

После того, как ветродвигатель введет в рабочий режим электрогенератор, воздушный поток от его охлаждения направляется в полость вала 1 на лопасти 3. При этом в полость вала 1 через выполненные в его стенках вертикальные щели 5 поступают воздушные потоки с лопастей 2 ветроколеса, усиливая динамику движения воздушного потока непосредственно в полости вала 1. After the wind turbine puts the electric generator into operation, the air flow from its cooling is directed to the cavity of the shaft 1 on the blades 3. At the same time, air flows from the wind turbine blades 2 enter the cavity of the shaft 1 through the vertical slots 5 made in its walls, enhancing the dynamics of movement air flow directly into the shaft cavity 1.

Таким образом, более полно используется энергия ветра, набегающего на ветроколесо, что позволило увеличить КПД последнего. Кроме того, использование энергии воздуха от охлаждения электрогенератора в ветродвигателе позволило также существенно увеличить общий КПД ветродвигателя. Thus, the energy of the wind running on the wind wheel is used more fully, which allowed to increase the efficiency of the latter. In addition, the use of air energy from cooling an electric generator in a wind turbine also significantly increased the overall efficiency of the wind turbine.

Данное изобретение позволило создать достаточно эффективный, надежный и удобный в эксплуатации ветродвигатель. Такой ветродвигатель целесообразно использовать в качестве модуля при проектировании и строительстве ветроэнергетических установок различной мощности. This invention allowed to create a sufficiently effective, reliable and easy to use wind turbine. It is advisable to use such a wind turbine as a module in the design and construction of wind power plants of various capacities.

Claims (9)

1. Ветродвигатель, содержащий закрепленное на вертикальном полом валу ветроколесо с лопастями и неподвижное ветронаправляющее средство, расположенное по окружности ветроколеса, отличающийся тем, что вертикальный полый вал выполнен проточным, а в его внутренней полости по винтовой спирали дополнительно установлены лопасти, неподвижное ветронаправляющее средство содержит по меньшей мере четыре стенки для концентрации ветра, по меньшей мере четыре ветронаправляющие стенки, основание и верхнюю площадку, причем стенки для концентрации ветра попарно и ветронаправляющие стенки также попарно жестко установлены на основании по окружности ветроколеса диаметрально противоположно одна от другой под углом навстречу направлению вращения ветроколеса относительно вертикальной плоскости, проходящей через ось ветроколеса и середину обращенной к ветроколесу плоскости стенки по ее высоте, при этом стенки для концентрации ветра установлены под углом 10 20o, а ветронаправляющие стенки установлены под углом 15 25o, свободный конец каждой стенки прикреплен к верхней площадке.1. A wind turbine comprising a wind wheel with blades fixed on a vertical hollow shaft and a stationary wind guide means located around the circumference of the wind wheel, characterized in that the vertical hollow shaft is made flowing, and the blades are additionally installed in its inner cavity along a helical spiral, the stationary wind guide means contains at least four walls for wind concentration, at least four wind guide walls, a base and an upper platform, the walls for concentration in in pairs and wind-guiding walls are also pairwise rigidly mounted on the base around the circumference of the wind wheel diametrically opposite to each other at an angle to the direction of rotation of the wind wheel relative to the vertical plane passing through the axis of the wind wheel and the middle of the wall plane facing the wind wheel, while the walls are for wind concentration installed at an angle of 10 20 o , and the wind guide walls are installed at an angle of 15 25 o , the free end of each wall is attached to the upper platform. 2. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что винтовая спираль во внутренней полости вертикального вала установлена с углом подъема 1,0 - 10o относительно горизонтальной плоскости.2. The wind turbine according to claim 1, characterized in that the helical spiral in the inner cavity of the vertical shaft is installed with an elevation angle of 1.0 - 10 o relative to the horizontal plane. 3. Ветродвигатель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве лопастей в полости вала по винтовой спирали установлена непрерывная лента, которая одной стороной сопряжена с внутренней поверхностью вала. 3. A wind turbine according to claims 1 and 2, characterized in that a continuous ribbon is installed as blades in the shaft cavity along a helical spiral, which is mated with the inner surface of the shaft on one side. 4. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что на рабочей поверхности каждой лопасти ветроколеса выполнены продольные гофры. 4. The wind turbine according to claim 1, characterized in that longitudinal corrugations are made on the working surface of each blade of the wind wheel. 5. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что в стенке вала ветроколеса по его длине со стороны рабочей поверхности каждой его лопасти выполнены сквозные отверстия, например, в виде вертикальных щелей. 5. The wind turbine according to claim 1, characterized in that through the hole in the shaft wall of the wind wheel along its length from the side of the working surface of each of its blades are made, for example, in the form of vertical slots. 6. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что основание и верхняя площадка ветронаправляющего средства снабжены ступицами, в которые помещены подшипники для установки вертикального вала ветроколеса. 6. The wind turbine according to claim 1, characterized in that the base and the upper platform of the wind-guiding means are equipped with hubs, in which bearings are placed for installing the vertical shaft of the wind wheel. 7. Ветродвигатель по п.1, отличающийся тем, что каждая стенка для концентрации ветра и каждая ветронаправляющая стенка выполнены сужающимися кверху, а в поперечном сечении стенки выполнены в виде полого треугольника. 7. The wind turbine according to claim 1, characterized in that each wall for wind concentration and each wind directing wall are made tapering upwards, and in the cross section of the wall are made in the form of a hollow triangle. 8. Ветродвигатель по пп.1 и 7, отличающийся тем, что на рабочих плоскостях стенок для концентрации ветра установлены ветронаправляющие планки под углом 8 15o к горизонтальной плоскости с углом подъема в сторону ветроколеса.8. The wind turbine according to claims 1 and 7, characterized in that on the working planes of the walls for the concentration of wind, wind guides are installed at an angle of 8 15 o to the horizontal plane with an angle of elevation in the direction of the wind wheel. 9. Ветродвигатель по пп.1, 7 и 8, отличающийся тем, что ширина стенки для концентрации ветра превышает ширину ветронаправляющей стенки по меньшей мере в два раза. 9. The wind turbine according to claims 1, 7 and 8, characterized in that the wall width for wind concentration exceeds the width of the wind guide wall by at least two times.
RU96103977A 1996-02-28 1996-02-28 Windmill RU2102630C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96103977A RU2102630C1 (en) 1996-02-28 1996-02-28 Windmill

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96103977A RU2102630C1 (en) 1996-02-28 1996-02-28 Windmill

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2102630C1 true RU2102630C1 (en) 1998-01-20
RU96103977A RU96103977A (en) 1998-01-27

Family

ID=20177516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96103977A RU2102630C1 (en) 1996-02-28 1996-02-28 Windmill

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2102630C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010139600A1 (en) * 2009-06-02 2010-12-09 Penn, Anneliese Wind concentrator for a vertical axis wind turbine
RU2762884C1 (en) * 2021-03-10 2021-12-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский государственный энергетический университет» Wind generator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010139600A1 (en) * 2009-06-02 2010-12-09 Penn, Anneliese Wind concentrator for a vertical axis wind turbine
RU2762884C1 (en) * 2021-03-10 2021-12-23 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский государственный энергетический университет» Wind generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4260325A (en) Panemone wind turbine
US4012163A (en) Wind driven power generator
US7802967B2 (en) Vertical axis self-breaking wind turbine
US7976267B2 (en) Helix turbine system and energy production means
US5553996A (en) Wind powered turbine
US20100296913A1 (en) Wind power generating system with vertical axis jet wheel turbine
WO2006123951A1 (en) A wind turbine
US4177009A (en) Rotor assembly
US8137052B1 (en) Wind turbine generator
US8162589B2 (en) Moving fluid energy recovery system
US20020015639A1 (en) Horizontal axis wind turbine
AU2016232938B2 (en) Improved wind turbine suitable for mounting without a wind turbine tower
KR20220041776A (en) Air Compressed Vertical Wind Power Generator Set
KR20110010241A (en) Wind power generator has eccentric an axis multi cycloid system
US20100202869A1 (en) Hubless windmill
RU2102630C1 (en) Windmill
CA2766068C (en) Wind turbine with blade tip enclosure
JP2004204830A (en) Rotor windmill along shaft
RU48370U1 (en) WIND INSTALLATION
JPS5830485A (en) Wind power generation method
WO2009103142A1 (en) Wind-driven high power electric plant
RU2204051C2 (en) Wind-power plant
US11629692B1 (en) Vertical spiral wind turbine
KR102028152B1 (en) Generator for wind power and solar heat
RU2157920C2 (en) Windmill electric generating plant