RU2147079C1

RU2147079C1 - Wind-power plant

Info

Publication number: RU2147079C1
Application number: RU98118509A
Authority: RU
Inventors: И.Ф. Писаревский
Original assignee: Писаревский Иван Федорович
Priority date: 1998-10-08
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 2000-03-27

Abstract

FIELD: wind-power engineering. SUBSTANCE: wind-power plant used to convert wind energy into electrical, mechanical, and other kinds of energy has air intake, main-line air duct, and air turbine; novelty is that air intakes are made in the form of hollow tubes of different sectional areas connected to main-line air duct accommodating air turbine that functions to drive load such as generator, pump, or mill-stones. EFFECT: increased wind-energy utilization factor, simplified design, improved environmental friendliness of plant. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к энергетическим установкам, преобразующим энергию ветра в электрическую, механическую и другие виды энергии. The invention relates to the field of wind energy, namely, power plants that convert wind energy into electrical, mechanical and other types of energy.

Известна ветровая энергетическая установка, содержащая воздухозаборники, магистральный воздуховод и воздушную турбину (см. SU, 1021804 A, 07.06.83, кл. F 03 D 3/04), принятая за прототип. Known wind power installation containing air intakes, a main duct and an air turbine (see SU, 1021804 A, 07.06.83, CL F 03 D 3/04), adopted as a prototype.

К недостаткам предложенного технического решения относятся низкий коэффициент использования энергии ветра, сложность конструкции и эксплуатации установки, высокий уровень шума. The disadvantages of the proposed technical solution include a low coefficient of utilization of wind energy, the complexity of the design and operation of the installation, high noise level.

Технический результат, заключающийся в повышении коэффициента использования энергии ветра, упрощении конструкции и эксплуатации установки, снижении вредного воздействия на окружающую среду, достигается за счет того, что в ветровой энергетической установке, содержащей воздухозаборники, магистральный воздуховод и воздушную турбину, согласно изобретению, воздухозаборники выполняют в виде полых труб различного сечения и подключают к магистральному воздуховоду, в котором размещают воздушную турбину, вращающую нагрузку, например электрогенератор, насос, жернова, а воздухозаборники объединяют в сотовую конструкцию, сечения которой в горизонтальной и вертикальной плоскостях обладают различной кривизной образующих, причем каждый воздухозаборник снабжают воздушным клапаном, а в магистральном воздуховоде устанавливают регуляторы скорости воздушного потока, поступающего на воздушную турбину. The technical result, which consists in increasing the utilization of wind energy, simplifying the design and operation of the installation, reducing environmental impact, is achieved due to the fact that in the wind power installation containing air intakes, a main duct and an air turbine, according to the invention, the air intakes are in the form of hollow pipes of various sections and connected to the main duct, in which an air turbine, a rotating load, for example an electric generator, pump, grindstones, and air intakes are combined in the honeycomb structure whose cross section in the horizontal and vertical planes have different curvature generators, each provided with an air intake valve in the main duct and mounted controls airflow supplied to the air turbine.

На фиг. 1 представлена ветровая энергетическая установка (общий вид); на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид сверху на фиг. 1. In FIG. 1 shows a wind power plant (general view); in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a plan view of FIG. 1.

Ветровая энергетическая установка содержит крышу 1, воздухозаборники 2, выполненные из листового материала, например нержавеющей стали, в виде полых труб различного сечения (не показаны), воздушный клапан 3, открывающийся в магистральный воздуховод 4, воздушную турбину 5, электрогенератор 6 (или насос, жернова, на чертеже не показанные), окна 7, дверь 8, кирпичное или бетонное основание 9, рабочее тело 10 цилиндрической формы, воздушные заслонки 11, регулирующие скорость воздушного потока 12, поступающего на воздушную турбину 5. Воздухозаборники 2, образующие рабочее тело 10, объединяют в сотовую конструкцию. The wind power installation comprises a roof 1, air intakes 2 made of sheet material, for example stainless steel, in the form of hollow pipes of various sections (not shown), an air valve 3 that opens into the main air duct 4, an air turbine 5, an electric generator 6 (or a pump, millstones (not shown in the drawing), windows 7, door 8, brick or concrete base 9, cylindrical working fluid 10, air dampers 11, regulating the speed of the air flow 12 entering the air turbine 5. Air intakes 2, о striking the working fluid 10, combined into a honeycomb structure.

Рабочее тело 10 может иметь различную кривизну образующих в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Независимо от конфигурации рабочего тела 10 все воздухозаборники 2 подключаются к магистральному воздуховоду 4. Магистральный воздуховод 4 выполняют в виде трубы, расположенной внутри рабочего тела 10, геометрическая ось которой, например, может совпадать с геометрической осью рабочего тела 10. Так как диаметр магистрального воздуховода 4 значительно меньше диаметра рабочего тела 10 ветровой энергетической установки, то воздухозаборники изготовляют в виде усеченных пирамид, широкое основание которых служит для захвата воздуха, а узкая вершина - для подключения к магистральному воздуховоду 4. The working fluid 10 may have a different curvature of the generators in the vertical and horizontal planes. Regardless of the configuration of the working fluid 10, all air intakes 2 are connected to the main duct 4. The main duct 4 is made in the form of a pipe located inside the working fluid 10, the geometric axis of which, for example, can coincide with the geometric axis of the working fluid 10. Since the diameter of the main duct 4 much smaller than the diameter of the working fluid 10 of a wind power plant, the air intakes are made in the form of truncated pyramids, the wide base of which serves to capture air, and the narrow top Ina - for connection to the main duct 4.

Каждый воздухозаборник 2 снабжают воздушным клапаном 3, который открывается в магистральный воздуховод 4 и пропускает в магистральный воздуховод 4 воздух, поступающий с наружной стороны рабочего тела 10, и не пропускает воздух из магистрального воздуховода 4 наружу. Each air inlet 2 is equipped with an air valve 3, which opens into the main air duct 4 and passes air into the main air duct 4 from the outside of the working fluid 10 and does not pass air from the main air duct 4 to the outside.

Таким образом, воздушные клапаны 3 обеспечивают одностороннюю проводимость воздухозаборников 2 из внешнего пространства с большим давлением в пространстве с меньшим давлением, т.е. в сторону магистрального воздуховода 4. Конструкция воздушного клапана 3 может быть различной. Простейшим является клапан, выполненный в виде флажка, отклоняющегося под действием внешнего воздушного потока 12, пропускающего воздух в магистральный воздуховод 4. Для регулирования скорости воздушного потока 12 внутри магистрального воздуховода 4, поступающего на ветровую турбину 5, применяется одна или несколько воздушных заслонок 11. Изменение скорости движения потока 12 по магистральному воздуховоду 4 позволяет регулировать скорость вращения воздушной турбины 5. Воздушная турбина 5 вращает вал электрогенератора 6, насоса или другого устройства. Thus, the air valves 3 provide one-way conductivity of the air intakes 2 from the outer space with high pressure in the space with lower pressure, i.e. towards the main duct 4. The design of the air valve 3 may be different. The simplest is a valve made in the form of a flag deviating under the action of an external air stream 12 passing air into the main air duct 4. To regulate the speed of the air flow 12 inside the main air duct 4 entering the wind turbine 5, one or more air flaps 11 is used. Change the speed of flow 12 through the main duct 4 allows you to adjust the speed of rotation of the air turbine 5. Air turbine 5 rotates the shaft of the generator 6, pump or other construction.

Принцип работы ветровой энергетической установки состоит в следующем. Воздушный поток 12 поступает в те воздухозаборники 2, в которые попадает ветер. Внешнее давление воздуха в таких воздухозаборниках 2 больше внутреннего давления в магистральном воздуховоде 4, поэтому воздушные клапаны 3 этих воздухозаборников 2 открываются. Для других воздухозаборников 2 внутреннее давление в магистральном воздуховоде 4 больше внешнего, поэтому в таких воздухозаборниках 2 воздушные клапаны 3 закрываются, так как их размеры на 2-5 мм больше размеров воздухозаборников 2. Поток 12 воздуха через открытые клапаны 3 поступает в магистральный воздуховод 4, этот воздух не может выходить через другие воздуховоды 4, так как их воздушные клапаны 3 закрыты, и устремляется по магистральному воздуховоду 4 в сторону воздушной турбины 5. Воздушная турбина 5 начинает вращаться. Вал турбины 5 соединен с валом электрогенератора 6. Вращение вала турбины 5 приводит к вращению ротора электрогенератора 6 и выработке электроэнергии. The principle of operation of a wind power installation is as follows. The air stream 12 enters those air intakes 2 into which the wind enters. The external air pressure in such air intakes 2 is greater than the internal pressure in the main air duct 4, therefore, the air valves 3 of these air intakes 2 open. For other air intakes 2, the internal pressure in the main air duct 4 is greater than the external pressure, therefore, in such air inlets 2 the air valves 3 are closed, since their sizes are 2-5 mm larger than the sizes of the air inlets 2. The air stream 12 through the open valves 3 enters the main air duct 4, this air cannot exit through other air ducts 4, since their air valves 3 are closed, and rushes along the main air duct 4 towards the air turbine 5. The air turbine 5 starts to rotate. The shaft of the turbine 5 is connected to the shaft of the generator 6. The rotation of the shaft of the turbine 5 leads to the rotation of the rotor of the generator 6 and the generation of electricity.

Если к валу воздушной турбины 5 подключить центробежный насос или мельничные жернова, то энергия ветра будет преобразована в механическую энергию. If a centrifugal pump or millstones are connected to the shaft of the air turbine 5, then wind energy will be converted into mechanical energy.

Claims

1. A wind power installation containing air intakes, a main air duct and an air turbine, characterized in that the air intakes are made in the form of hollow pipes of various sections and are connected to the main air duct, in which an air turbine, a rotating load, such as an electric generator, pump, millstone, is placed.

2. The power plant according to claim 1, characterized in that the air intakes are combined into a honeycomb structure, the cross sections of which in the horizontal and vertical planes have different curvatures of the generators.

3. The power plant according to claim 1, characterized in that each air intake is equipped with an air valve, and speed controllers for the air flow entering the air turbine are installed in the main air duct.