RU2204051C2

RU2204051C2 - Wind-power plant

Info

Publication number: RU2204051C2
Application number: RU2001118135/06A
Authority: RU
Inventors: Ю.Д. Сахаров; А.А. Максимов; П.Ф. Трофимов; Э.М. Квашнин
Original assignee: Алтайский научно-исследовательский институт технологии машиностроения
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2003-05-10

Abstract

FIELD: wind-power engineering. SUBSTANCE: invention can be used in windmill electric generating units and as drives of water lifting submerged pumps. Proposed windpower plant has concentrator, flow accelerator, rotor with blades. Concentrator is made in form of hollow cylinder with vertical through slots. Concentrator interacts with flow accelerator installed inside and made in form of guide members in form of smoothly curved plates connected into ring. Ends of plates are smoothly bent off to form slots coinciding with slots of concentrator. Moreover, ring is made for displacement around vertical axis, and at least one rotor with blades is made inside ring. EFFECT: simplified design of plant, increased efficiency, improved reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано при создании ветроэлектростанций, а также для привода глубинных насосов дли подъема воды. Известен ветроэлектрический быстроходный агрегат, состоящий из генератора, статор которого размещен внутри ротора и закреплен на неподвижной полой оси, а выходная часть каналов воздухозаборного устройства снабжена соплами, охватывающими ротор (Патент России 2032832, F 03 D 9/00, F 03 D 3/04 от 12.02.1991, опубл. 10.04.1995). Недостатком данного ветроагрегата является низкий коэффициент использования ветровой энергии. Известна ветроустановка, содержащая концентратор потока в виде телескопически сдвоенного конфузора с криволинейной вихревой камерой, ускоритель потока и ротор с эллипсными турболопастями и телескопически выдвижными лопатками (Патент России 2078995, F 03 D 9/00 от 26.05.1992, опубл. 10.05.1997 - прототип). Данная ветроустановка имеет повышенный кпд использования ветра, но сложна в изготовлении и в эксплуатации, а также недостаточной надежностью в работе при высоких скоростях ветра. The invention relates to wind energy and can be used to create wind farms, as well as to drive deep pumps for lifting water. A wind-driven high-speed unit is known, consisting of a generator, the stator of which is placed inside the rotor and mounted on a fixed hollow axis, and the outlet part of the channels of the air intake device is equipped with nozzles covering the rotor (Russian Patent 2032832, F 03 D 9/00, F 03 D 3/04 dated 12.02.1991, publ. 10.04.1995). The disadvantage of this wind turbine is the low utilization of wind energy. A known wind turbine containing a flow concentrator in the form of a telescopically twin confuser with a curved vortex chamber, a flow accelerator and a rotor with ellipse turbo blades and telescopically extending vanes (Russian Patent 2078995, F 03 D 9/00 of 05/26/1992, publ. 05/10/1997 - prototype ) This wind turbine has an increased efficiency of using wind, but is difficult to manufacture and operate, as well as insufficient reliability in operation at high wind speeds.

Задачей предложенного изобретения является упрощение конструкции установки с увеличением кпд ее, а также надежности работы установки. The objective of the proposed invention is to simplify the design of the installation with an increase in its efficiency, as well as the reliability of the installation.

Данная задача решается ветроустановкой, включающей концентратор, ускоритель потока, ротор с лопастями, по изобретению концентратор, выполненный в виде полого цилиндра с вертикальными сквозными щелями, при этом концентратор взаимодействует с размещенным внутри него ускорителем потока, выполненным в виде направляющих элементов, изготовленных в виде плавно изогнутых пластин, соединенных между собой в кольцо, причем концы пластин плавно отогнуты и образуют щели, совпадающие со щелями концентратора, кроме того, кольцо выполнено с возможностью перемещении вокруг вертикальной оси, а внутри кольца выполнен как минимум один ротор с лопастями. This problem is solved by a wind turbine, including a hub, a flow accelerator, a rotor with blades, according to the invention, a hub made in the form of a hollow cylinder with vertical through slits, the hub interacts with a flow accelerator located inside it, made in the form of guide elements made in the form of smoothly bent plates connected to each other in a ring, the ends of the plates being smoothly bent and form slots that coincide with the slots of the concentrator, in addition, the ring is made with possibly Tew movement about a vertical axis and is formed inside the ring at least one rotor with blades.

Анализ предложенного решения с прототипом позволил выделить признаки, отличающие предложенное решение от прототипа, что соответствует критерию "новизна". Сопоставительный анализ предложенного решения с известными не выявил решений, признаки которых совпадают с признаками предложенного решения, что соответствует критерию "изобретательский уровень". Analysis of the proposed solution with the prototype allowed us to highlight the features that distinguish the proposed solution from the prototype, which meets the criterion of "novelty." A comparative analysis of the proposed solution with the known did not reveal solutions whose features coincide with the features of the proposed solution, which meets the criterion of "inventive step".

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид ветроустановки, на фиг.2 - разрез по А-А, на фиг.3 - ускоритель потока. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a General view of the wind turbine, figure 2 is a section along aa, figure 3 is a flow accelerator.

Ветроустановка включает в себя концентратор 1, выполненный в виде полого цилиндра, ускоритель потока 2, ротор 3 с лопастями 4. В концентраторе 1 выполнены вертикальные сквозные щели 5. В концентраторе 1 размещен ускоритель потока 2, выполненный в виде направляющих элементов 6, изготовленных в виде плавно изогнутых пластин, соединенных между собой в кольцо 7, причем концы 8 пластин 6 плавно отогнуты и образуют щели 9. Кольцо 7 выполнено с возможностью перемещения вокруг вертикальной оси с помощью специального механизма (на чертеже не показан), например с помощью зубчатой рейки с зубчатым колесом. The wind turbine includes a concentrator 1 made in the form of a hollow cylinder, a flow accelerator 2, a rotor 3 with blades 4. Vertical through slots 5 are made in the concentrator 1. A flow accelerator 2, made in the form of guide elements 6, is made in the concentrator 1, made in the form smoothly curved plates interconnected into a ring 7, and the ends 8 of the plates 6 are smoothly bent and form slots 9. Ring 7 is made with the possibility of movement around the vertical axis using a special mechanism (not shown), for example measures with a rack with the gear.

Ветроустановка работает следующим образом. Wind turbine works as follows.

Ветроустановка устанавливается, например, на крыше здания (вагона и т.д. ). Поток воздуха (ветер), проникая через сквозные щели 5 концентратора 1, попадает в щели 9, образованные плавно отогнутыми концами 8 пластин 6. А так как эти щели выполнены в виде конфузора и диффузора, поток воздуха, сжимаясь, ускоряет свое движение, при этом происходит эжекция воздуха и через щели 9 проходит больший поток воздуха, чем через сквозные щели 5 концентратора 1. Поэтому в полости, образованной кольцом 7 перед ротором 3, по направлению движения воздуха создается избыточное давление воздуха, а за ротором 3 - нормальное атмосферное. Избыточное давление воздействует на лопасти 4 ротора 3, который начинает вращаться. Отработанный воздух выбрасывается через сквозные щели 5 концентратора, расположенные с противоположной стороны по ходу движения воздуха. Роторов 3 может быть несколько. При этом диаметр концентратора увеличивается. При возрастании скорости ветра, в целях избежания поломки ротора 3 или лопастей 4, кольцо 7 поворачивается вокруг вертикальной оси, например, с помощью рейки и зубчатого колеса, при этом направляющие элементы 6 частично перекрывают сквозные вертикальные щели 5, уменьшая давление воздуха на лопасти 4 ротора 3. При ураганном ветре во избежание поломки ротора 3 или лопастей 4 кольцо 7 поворачивается до тех пор, пока сквозные вертикальные щели 5 не будут перекрыты направляющими элементами 6. При этом поток воздуха, проникая через сквозные вертикальные щели 5 концентратора 1, будет обтекать кольцо 7 и выбрасываться через такие же щели с обратной стороны концентратора 1. A wind turbine is installed, for example, on the roof of a building (wagon, etc.). The air flow (wind), penetrating through the through slots 5 of the concentrator 1, enters the slots 9 formed by the smoothly bent ends 8 of the plates 6. And since these slots are made in the form of a confuser and a diffuser, the air stream, compressing, accelerates its movement, while air is ejected and a greater air flow passes through slots 9 than through the through slots 5 of concentrator 1. Therefore, in the cavity formed by ring 7 in front of rotor 3, excess air pressure is created in the direction of air movement, and normal atmospheric pressure behind rotor 3. Excessive pressure acts on the blades 4 of the rotor 3, which begins to rotate. Exhaust air is ejected through the through-slots 5 of the concentrator located on the opposite side in the direction of air movement. There can be several rotors 3. In this case, the diameter of the hub increases. With increasing wind speed, in order to avoid damage to the rotor 3 or the blades 4, the ring 7 is rotated around a vertical axis, for example, using a rack and gear, while the guiding elements 6 partially overlap the through vertical slots 5, reducing the air pressure on the rotor blades 4 3. In case of a gale-force wind, in order to avoid breakage of the rotor 3 or blades 4, the ring 7 rotates until the through vertical slots 5 are blocked by the guiding elements 6. In this case, the air flow penetrating through the vertical If there are any slots 5 of the hub 1, the ring 7 will flow around and ejected through the same slots from the back of the hub 1.

Такое выполнение ветроустановки позволяет упростить конструкцию и увеличить ее кпд. Кроме того, такую ветроустановку можно стационарно устанавливать как на крышах многоэтажных зданий, так и на крышах движущихся объектов, например железнодорожных вагонов для выработки электроэнергии, а также можно использовать ветроустановку для приведения в работу глубинных насосов для подъема воды. This embodiment of the wind turbine allows you to simplify the design and increase its efficiency. In addition, such a wind turbine can be permanently installed both on the roofs of multi-storey buildings, and on the roofs of moving objects, for example, railroad cars for generating electricity, and you can also use a wind turbine to bring into operation deep pumps for lifting water.

Claims

A wind turbine including a hub, a flow accelerator, a rotor with blades, characterized in that the hub is made in the form of a hollow cylinder with vertical through slots made in it, while the hub interacts with the flow accelerator located inside it, made in the form of guide elements made in the form smoothly curved plates interconnected into a ring, and the ends of the plates are smoothly bent and form slots that coincide with the slots of the hub, in addition, the ring is made with the possibility at least one rotor with blades is made inside the ring.