RU2242635C2 - Windmill-electric power unit - Google Patents

Windmill-electric power unit

Info

Publication number
RU2242635C2
RU2242635C2 RU2002132678/06A RU2002132678A RU2242635C2 RU 2242635 C2 RU2242635 C2 RU 2242635C2 RU 2002132678/06 A RU2002132678/06 A RU 2002132678/06A RU 2002132678 A RU2002132678 A RU 2002132678A RU 2242635 C2 RU2242635 C2 RU 2242635C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tower
air
wind turbine
rotors
turbine according
Prior art date
Application number
RU2002132678/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002132678A (en
Inventor
Е.Г. Антонов (RU)
Е.Г. Антонов
А.М. Баклунов (RU)
А.М. Баклунов
Л.Н. Бритвин (RU)
Л.Н. Бритвин
Э.Н. Бритвин (RU)
Э.Н. Бритвин
Д.С. Москаленко (RU)
Д.С. Москаленко
А.В. Щепочкин (RU)
А.В. Щепочкин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ТГМ"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ТГМ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма "ТГМ"
Priority to RU2002132678/06A priority Critical patent/RU2242635C2/en
Publication of RU2002132678A publication Critical patent/RU2002132678A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2242635C2 publication Critical patent/RU2242635C2/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

FIELD: wind-power engineering; conversion of air flow energy into mechanical energy fed to electric generator.
SUBSTANCE: proposed vortex-type windmill-electric power unit has tower, air intake, air offtake, and rotary working element connected to electric generator. Tower is positioned in downwind direction; working element is made in the form of parallel cylindrical rotors so that space crossing their axes of revolution is disposed in parallel with inlet section plane of tangential air intake made in the form of two symmetrical ducts turning into helical air ducts; air offtake of tower communicates with inner spaces of both rotors and protrudes outside on rear end of tower to low air pressure zone through air offtake ducts.
EFFECT: enhanced efficiency and simplified design of unit.
15 cl, 5 dwg

Description

Предложенное техническое решение относится к ветроэнергетике, а точнее к ветроустановкам для преобразования энергии воздушного потока в механическую энергию, подводимую, например, к электрогенератору.The proposed technical solution relates to wind energy, and more specifically to wind turbines for converting the energy of the air flow into mechanical energy supplied, for example, to an electric generator.

Известны лопастные ветроустановки, в которых трех - или более лопастной горизонтальный ротор расположен на высокой опоре с возможностью самоустановки (поворота) по ветру и кинематическим валом связан с электрогенератором [1] - аналог.Vane wind turbines are known in which three or more vane horizontal rotors are located on a high support with the possibility of self-installation (rotation) in the wind and a kinematic shaft connected to an electric generator [1] - an analogue.

Установки этого типа нашли широкое применение в районах с достаточно высокой скоростью ветра и успешно работают при скоростях ветра 8 м/с и более.Installations of this type are widely used in areas with a fairly high wind speed and successfully operate at wind speeds of 8 m / s or more.

При низких скоростях ветра, например, 3-4 м/с указанные установки практически неэффективны, хотя потребность в ветроустановках, успешно работающих при малых скоростях, особенно актуальна для континентальных участков суши, где такие скорости ветра являются преобладающими.At low wind speeds, for example, 3-4 m / s, these installations are practically ineffective, although the need for wind turbines that work successfully at low speeds is especially relevant for continental land areas where such wind speeds are predominant.

Более эффективны на малых скоростях ветроустановки вихревого типа, содержащие башню с воздухозаборником, воздухоотводом и вращательным рабочим органом, расположенным в канале движения воздуха через башню и сообщенным с потребителем механической энергии, например, электрогенератором [2] - прототип.Vortex-type wind turbines containing a tower with an air intake, an air outlet and a rotary working body located in the air flow channel through the tower and communicated with a consumer of mechanical energy, for example, an electric generator [2] are more effective at low speeds [2] - a prototype.

Прототип имеет сложную конструкцию, обладает большим сопротивлением натекающему потоку воздуха при малой рабочей поверхности воздухозаборника по отношению к общей поверхности башни, что в целом не обеспечивает достаточной эффективности преобразования энергии ветрового потока, натекающего на башню, в механическую энергию, передаваемую потребителю. Это приводит к увеличению общих габаритов башни, возникновению трудно воспринимаемого опорами опрокидывающего момента, существенному утяжелению всей конструкции и в целом - к существенному недоиспользованию энергии воздушного потока, натекающего на башню. На прохождение воздушного потока по вертикальной оси башни тратится дополнительная энергия как за счет большой поверхности трения внутренних протяженных по оси башни рабочих каналов, так и за счет гидродинамического несовершенства вращательного рабочего органа. В результате подводимая к рабочему органу энергия существенно меньше энергии воздушного потока, натекающего на башню.The prototype has a complex structure, has great resistance to the flowing air flow with a small working surface of the air intake in relation to the total surface of the tower, which generally does not provide sufficient efficiency for converting the energy of the wind flow flowing into the tower into mechanical energy transmitted to the consumer. This leads to an increase in the overall dimensions of the tower, the occurrence of a tipping moment that is difficult to accept by the supports, a significant weighting of the entire structure and, as a whole, to a significant underutilization of the energy of the air flow flowing to the tower. Additional energy is spent on the passage of the air flow along the vertical axis of the tower, both due to the large friction surface of the internal working channels extended along the axis of the tower, and due to the hydrodynamic imperfection of the rotary working body. As a result, the energy supplied to the working body is significantly less than the energy of the air flow flowing onto the tower.

В описываемом техническом решении указанные недостатки устраняются за счет того, что: башня выполнена ориентируемой по направлению ветра, рабочий орган выполнен в виде параллельно установленных цилиндрических взаимодействующих между собой роторов так, что плоскость, проходящая через оси их вращения, расположена параллельно плоскости входного сечения воздухозаборника тангенциального типа, выполненного в виде двух симметрично расположенных каналов, переходящих в спиральные расположенные по периферии роторов воздухоподводы с противоположной друг другу закруткой ветрового потока, а воздухоотвод башни сообщен с внутренней полостью обоих роторов и выполнен выходящим наружу на тыльную по отношению к воздухозаборнику сторону башни в зону пониженного давления воздуха через воздухоотводные каналы; воздухоотводной канал связи внутренней полости ротора с воздухоотводом выполнен в виде каналов округлого сечения с плавным увеличением площади этого сечения в направлении выходного сечения воздухоотвода; в воздухоотводном канале связи внутренней полости каждого ротора с воздухоотводом расположена дополнительная по меньшей мере одна лопастная система; ротор и дополнительная лопастная система выполнены как единый рабочий орган с общим валом; воздухоотвод гидравлически сообщен с внутренней полостью роторов через воздухоотводные каналы, расположенные в торцевых частях роторов; воздухоотвод гидравлически сообщен с внутренней полостью каждого ротора через воздухоотводные каналы, расположенные в центральной средней части роторов; воздухозаборник снабжен оппозитно расположенными поворотными воздухозаборными пластинами, оси поворота которых закреплены на корпусе башни и установлены компланарно осям вращения роторов и симметрично им; оси вращения роторов расположены компланарно оси поворота башни; оси вращения роторов расположены горизонтально, а ось поворота башни вертикально; валы роторов кинематически связаны друг с другом и по меньшей мере с одним электрогенератором; вал каждого ротора сообщен с автономным генератором, а все электрогенераторы электрически связаны с потребителем электроэнергии через поворотный коллектор, установленный на оси поворота башни; башня выполнена в виде отдельных по высоте секций с возможностью их установки друг на друга; башня установлена на поворотной платформе и снабжена реверсивным приводом установки ее по ветру; башня установлена на поворотной оси и снабжена жестко связанным с ней выносным взаимодействующим с ветровым потоком килем приведения башни по ветру; на выходе воздухоотвода установлены дополнительные отклоняющие поток от башни обтекатели.In the described technical solution, these drawbacks are eliminated due to the fact that: the tower is made orientable in the direction of the wind, the working body is made in the form of parallel mounted cylindrical interacting rotors so that the plane passing through the axis of their rotation is parallel to the plane of the inlet section of the tangential air intake type, made in the form of two symmetrically located channels, turning into spiral air ducts located on the periphery of the rotors with bying each other twist wind flow and tower offtake communicates with the interior of the two rotors and configured on the outside by the back with respect to the air intake side of the tower to a lower air pressure zone through the outlet pipes; the air outlet communication channel of the inner cavity of the rotor with the air outlet is made in the form of channels of rounded section with a gradual increase in the area of this section in the direction of the outlet air outlet an additional at least one blade system is located in an air outlet communication channel of the inner cavity of each rotor with the air outlet; the rotor and the additional blade system are made as a single working body with a common shaft; the air outlet is hydraulically in communication with the inner cavity of the rotors through air outlet channels located in the end parts of the rotors; the air outlet is hydraulically in communication with the internal cavity of each rotor through air outlet channels located in the central middle part of the rotors; the air intake is equipped with opposed rotary air intake plates, the axis of rotation of which are mounted on the tower body and mounted coplanar to the axes of rotation of the rotors and symmetrically to them; rotor rotation axes are located coplanar to the turret rotation axis; the rotational axis of the rotors are horizontal, and the axis of rotation of the tower vertically; rotor shafts are kinematically coupled to each other and to at least one electric generator; the shaft of each rotor is in communication with an autonomous generator, and all electric generators are electrically connected to the consumer of electricity through a rotary collector mounted on the axis of rotation of the tower; the tower is made in the form of sections separate in height with the possibility of their installation on each other; the tower is mounted on a turntable and is equipped with a reversible drive to install it in the wind; the tower is mounted on a rotary axis and is equipped with a remote keel for bringing the tower downwind, which interacts with the wind flow and is rigidly connected with it; at the outlet of the air vent there are additional fairings deflecting the flow from the tower.

На фиг.1-5 даны примеры реализации предложенного технического решения ветроустановки.Figure 1-5 shows examples of the implementation of the proposed technical solutions of the wind turbine.

Ветроустановка по фиг.1, 2 состоит из поворотной по направлению ветра башни 1, расположенной, например, на опорной плите 2 крыши здания с возможностью ее поворота реверсивным приводом приведения по ветру, состоящим из мотор-редуктора 3, реверсируемого по датчику направления ветра, выполненного, например, по типу флюгера в виде поворотной пластины 4, см. фиг.2, взаимодействующей при отклонении ветра от оси воздухозаборника тангенциального типа 5 с конечными выключателями 6 и 7, связанными с реверсивным пускателем мотор-редуктора 3.The wind turbine of FIGS. 1, 2 consists of a tower 1 rotatable in the direction of the wind, located, for example, on a base plate 2 of the roof of the building with the possibility of its rotation by a reversible wind drive, consisting of a gear motor 3 reversible by a wind direction sensor made , for example, according to the type of weather vane in the form of a rotary plate 4, see Fig. 2, which interacts when the wind deviates from the axis of the tangential type 5 air intake with limit switches 6 and 7 connected to the reversing starter of the gear motor 3.

В канале связи воздухозаборника 5, переходящего в спиральные, расположенные по периферии роторов 9, воздухоподводы 14, с воздухоотводом 8 установлен вращательный рабочий орган, выполненный в виде параллельно установленных в непосредственной близости друг от друга и взаимодействующих между собой вращательных рабочих органов - цилиндрических роторов 9, кинематически связанных с валом электрогенератора 10 механическими передачами 11. Ротора могут быть снабжены автономными электрогенераторами. При установке электрогенераторов 10 непосредственно во вращающейся башне 1 их электрическая связь с внешней электросистемой может осуществляться любым известным способом, например, посредством электроколлектора 20, корпус которого закреплен на основании, а его поворотный элемент установлен по оси поворота башни. Роторы 9 снабженны установленными по периферии лопатками 12, образующими кольцевую лопастную систему по всей поверхности ротора. Роторы 9 установлены так, что плоскость, проходящая через оси 13 их вращения, расположена параллельно плоскости входного сечения воздухозаборника 5, который в свою очередь выполнен в виде двух симметрично расположенных тангенциальных каналов, прилегающих к периферийной поверхности башни 1, плавно переходящих в спиральные расположенные по периферии роторов воздуховоды 14 с противоположной друг другу закрутой ветрового потока.In the communication channel of the air intake 5, turning into spiral air ducts 14 located on the periphery of the rotors 9, with the air outlet 8, a rotational working element is installed, made in the form of rotary working bodies parallel to each other and interacting with each other - cylindrical rotors 9, kinematically connected with the shaft of the generator 10 by mechanical gears 11. The rotors can be equipped with stand-alone generators. When installing the electric generators 10 directly in the rotating tower 1, their electrical connection with the external electrical system can be carried out in any known manner, for example, by means of an electric collector 20, the casing of which is fixed on the base, and its rotary element is installed along the axis of rotation of the tower. The rotors 9 are equipped with peripheral blades 12 forming an annular blade system over the entire surface of the rotor. The rotors 9 are installed so that the plane passing through the axis 13 of their rotation is parallel to the plane of the inlet section of the air intake 5, which, in turn, is made in the form of two symmetrically located tangential channels adjacent to the peripheral surface of the tower 1, smoothly turning into spiral located on the periphery rotors air ducts 14 with an opposite swirling wind flow.

Воздухоотвод 8 сообщен с внутренней полостью обоих роторов 9 через отводные каналы 15, выполненные округлого сечения с площадью плавно увеличивающейся к выходному сечения воздухоотвода 8.The air outlet 8 is in communication with the internal cavity of both rotors 9 through the outlet channels 15, made of rounded cross section with an area gradually increasing to the outlet cross section of the air outlet 8.

В варианте по фиг.1 связь роторов по ветровому потоку осуществлена через торцы роторов 9. Воздухоотвод 8 выполнен выходящим наружу на тыльную по отношению к воздухозаборнику 5 сторону башни 1 в зону пониженного давления воздуха, которая образуется при обтекании башни ветровым потоком. Для обеспечения отрывного потока за башней и расширения тем самым зоны вакуума за башней, т.е. для увеличения вакуума на выходе воздухоотвода 8 он может быть снабжен дополнительными отклоняющими поток от башни 1 обтекателями 16, преимущественно обеспечивающими закрутку обтекающего башню потока в направлении циркуляции потока, выходящего из воздухоотвода 8.In the embodiment of FIG. 1, the rotors are connected through the wind flow through the ends of the rotors 9. The air outlet 8 is made outwardly facing the rear side of the tower 1 with respect to the air intake 5 into the zone of reduced air pressure, which is formed when the wind flows around the tower. To ensure a separated flow behind the tower and thereby expand the vacuum zone behind the tower, i.e. to increase the vacuum at the outlet of the air outlet 8, it can be equipped with additional flow deflectors 16 deflecting the flow from the tower 1, mainly providing a swirl of the stream flowing around the tower in the direction of circulation of the stream leaving the air outlet 8.

В вариантах исполнения воздухозаборник 5 может быть снабжен оппозитно расположенными воздухозаборными пластинами 17, которые могут быть связаны механизмом их синхронизации и углового перемещения (на чертеже на показан) при регулировании положения пластин и изменения проходного входного сечения воздухозаборника 5.In embodiments, the air intake 5 can be equipped with oppositely located air intake plates 17, which can be connected by a mechanism for their synchronization and angular movement (shown in the drawing) when adjusting the position of the plates and changing the passage inlet section of the air intake 5.

Управление величиной живого сечения воздухозаборника 5, с целью изменения подводимой к роторам 9 ветровой энергии, может быть необходимо при существенном изменении погодных условий и скорости ветра, что может осуществляться вручную через указанный механизм синхронизации пластин 17 или автоматически.The control of the living cross section of the air intake 5, in order to change the wind energy supplied to the rotors 9, may be necessary if the weather conditions and wind speed change significantly, which can be done manually through the specified mechanism for synchronizing the plates 17 or automatically.

Оси 18 поворота пластин 17 закреплены на корпусе башни 1 и установлены компланарно осям вращения роторов 9 и симметрично им.The axis 18 of rotation of the plates 17 are mounted on the housing of the tower 1 and installed coplanarly to the axes of rotation of the rotors 9 and symmetrically to them.

В варианте исполнения по фиг.3 воздухоотвод 8 сообщен с внутренним пространством роторов 9 посредством воздухоотводных каналов 15, выполненных в центральной средней части роторов 9 для чего каждый ротор выполнен в виде двух установленных со смещением друг от друга секций, расположенных на общей оси 13.In the embodiment of FIG. 3, the air outlet 8 is in communication with the inner space of the rotors 9 by means of air exhaust channels 15 made in the central middle part of the rotors 9, for which each rotor is made in the form of two sections mounted with offset from each other, located on a common axis 13.

При этом для сокращения высоты башни кинематическая связь роторов между собой и электрогенератором может быть выполнена через среднюю часть роторов посредством механической передачи 19, а сам электрогенератор 10 может быть установлен в кожухе обтекателя 21 (см. фиг.2), располагаемом в средней части воздухозаборника 5. Электрогенератор 10 может быть также установлен в полости опорной плиты 2 башни 1, где может также располагаться механическая передача 11 (см. фиг.4) для синхронизации роторов 9 с элекрогенераторами 10.In this case, to reduce the height of the tower, the kinematic connection of the rotors with each other and the generator can be performed through the middle part of the rotors by means of a mechanical transmission 19, and the generator 10 can be installed in the cowl cover 21 (see figure 2) located in the middle part of the air intake 5 The generator 10 can also be installed in the cavity of the base plate 2 of the tower 1, where a mechanical transmission 11 (see Fig. 4) can also be located to synchronize the rotors 9 with the electric generators 10.

Для повышения КПД установки особенно при малых скоростях воздушного потока внутренняя полость каждого ротора может быть сообщена с воздухоотводом 8 через установленные в воздухоотводных каналах 15 дополнительные лопастные рабочие колеса 22, механически или электрически связанные с потребителем энергии. Рабочее дополнительное колесо аналогичным образом может быть также установлено и непосредственно в выходном сечении воздухоотвода 8, см. варианты выполнения по фиг.1 и 4.To increase the efficiency of the installation, especially at low air flow rates, the inner cavity of each rotor can be connected to the air outlet 8 through additional impeller impellers 22 installed in the air ducts 15, mechanically or electrically connected to the energy consumer. The impeller in a similar way can also be installed directly in the output section of the air vent 8, see the embodiments of FIGS. 1 and 4.

Рационально для упрощения конструкции ветроустановки ротора 9 и дополнительные рабочие колеса 22 выполнить как единый рабочий орган, имеющий общий для него вал 13, см. фиг.4. Здесь дополнительные лопастные колеса 22 установлены с периферийных торцев роторов 9 и выходят в соответствующие воздухоотводные каналы, образующие на своем выходе общий для них выходной канал воздухоотвода 8, в выходном сечении которого также установлено дополнительное лопастное колесо 23. При этом вытекающий из роторов поток поступит на выход воздухоотвода 8 через указанные дополнительные лопастные рабочие колеса 22 и 23, что в целом существенно увеличит энергию, передаваемую электрогенераторам от проходящего через башню воздушного потока, особенно при малых скоростях ветра в 2-4 м/с.It is rational to simplify the design of the wind turbine of the rotor 9 and additional impellers 22 to perform as a single working body having a common shaft 13 for it, see figure 4. Here, additional impeller wheels 22 are installed from the peripheral ends of the rotors 9 and exit into the corresponding air exhaust channels, forming at their outlet a common exhaust duct 8 for their output, in the output section of which an additional impeller 23 is also installed. air vent 8 through these additional paddle impellers 22 and 23, which as a whole will significantly increase the energy transmitted to the electric generators from the air sweat passing through the tower ka, especially at low wind speeds of 2-4 m / s.

На фиг.5 показан вариант поворота башни 1 посредством вынесенного по потоку воздуха с тыльной стороны башни 1 специального киля 24, что при выполнении ветростанции на малые мощности позволяет обойтись без специального приводного механизма, показанного в вариантах исполнения по фиг.1,3,4. Здесь дополнительные лопастные колеса 22 установлены с торцев роторов 9 непосредственно на входе каналов 15 и механически не связаны с роторами. Лопастные колеса 22 автономно приводят дополнительные электрогенераторы 10.Figure 5 shows the rotation of the tower 1 by means of a special keel 24, which is carried out by the air flow from the back of the tower 1, which, when the wind farm is operated at low power, can do without the special drive mechanism shown in the embodiments of Figs. 1, 3, 4. Here, additional impeller wheels 22 are installed from the ends of the rotors 9 directly at the inlet of the channels 15 and are not mechanically connected with the rotors. The impeller wheels 22 independently drive additional power generators 10.

Возможны варианты исполнения ветроустановки когда оси 13 вращения роторов 9 расположены горизонтально, а ось поворота башни - вертикально.Possible versions of the wind turbine when the axis 13 of rotation of the rotors 9 are located horizontally, and the axis of rotation of the tower is vertical.

Работает установка следующим образом.The installation works as follows.

При возникновении ветра башня 1 устанавливается посредством привода 3 или киля 24 по ветру и воздушный поток поступает во входное сечение тангенциального воздухозаборника 5 и далее поступает в спиральные воздухоподводы 14, по всей периферийной поверхности облегающие основную лопастную систему роторов 9, и затем, взаимодействуя с лопатками 12, перетекает по ним во внутренние полости роторов, передавая свою энергии роторам. Далее воздушный поток перетекает по воздухоотводным канала 15 к воздухоотводу 8 и вытекает наружу с тыльной стороны башни 1, в зону пониженного давления, которая там имеет место за счет организованного посредством обтекателей 16 отрывного обтекания тела башни. При этом ветровой поток оказывает прямое воздействие на лопастную систему рабочего органа. Это воздействие усиливается за счет организованного геометрией башни существенного перепада давления между входным сечением воздухозаборника 5 и выходным сечением воздухоотвода 8, что приводит к повышению скорости вращения роторов и увеличению их энергоотдачи.When the wind occurs, the tower 1 is installed by means of a drive 3 or keel 24 in the wind and the air flow enters the inlet section of the tangential air intake 5 and then enters the spiral air ducts 14, around the entire peripheral surface surrounding the main blade system of the rotors 9, and then interacting with the blades 12 flows over them into the internal cavity of the rotors, transferring its energy to the rotors. Next, the air flow flows through the air outlet channel 15 to the air outlet 8 and flows out from the back of the tower 1, into the zone of reduced pressure, which takes place there due to the detachable flow around the tower body organized by means of fairings 16. In this case, the wind flow has a direct effect on the blade system of the working body. This effect is enhanced due to the significant pressure difference organized by the geometry of the tower between the inlet section of the air intake 5 and the outlet section of the air outlet 8, which leads to an increase in the rotor speed and an increase in their energy transfer.

При протекании воздушного потока через башню за счет тангенциального подвода и вихревого движения воздуха вокруг роторов и в воздухоотводных округлых по сечению каналах обеспечивается как наименьшее сопротивлению протекающему через башню ветровому потоку (что увеличивает массу проходящего через башню воздуха за счет минимизации потерь на трение о стенки и подвода по центру вихревого потока низкого давления с тыльной стороны башни непосредственно во внутренние полости роторов), так и обеспечивается наиболее полное взаимодействие воздуха с лопастной системой роторов, имеющей наиболее простую (плоскую) и эффективную конфигурацию лопаток. Снижению потерь энергии также способствует взаимное расположение роторов в их непосредственной близости друг от друга, поскольку на участке их взаимодействия отсутствует какая-либо поверхность, приводящая к торможению ветрового потока, а также и дополнительная закрутка, как выходящего из воздухоотвода, так и обтекающего башню потоков.When air flows through the tower due to the tangential inlet and swirl of air around the rotors and in the round rounded air ducts, it is provided as the least resistance to the wind flow through the tower (which increases the mass of air passing through the tower due to minimizing friction losses against the walls and supply in the center of the low-pressure vortex flow from the back of the tower directly into the internal cavities of the rotors), the most complete interaction is ensured in spirit with a blade rotor system, having a most simple (planar) and the effective configuration of the blades. The relative loss of energy is also facilitated by the relative position of the rotors in their close proximity to each other, since there is no surface on the site of their interaction, which leads to a deceleration of the wind flow, as well as an additional twist, both coming out of the air outlet and the stream flowing around the tower.

Дополнительное взаимодействие ветрового потока с рабочим органом осуществляется за счет использования дополнительных лопастных колес 22, что особенно важно при низких скоростях ветра. При этом также существенно повышается эффективность ветроустановки в диапазоне изменения скоростей ветра от самых низких до средних.Additional interaction of the wind flow with the working body is carried out through the use of additional impellers 22, which is especially important at low wind speeds. At the same time, the efficiency of a wind turbine also significantly increases in the range of changes in wind speeds from lowest to medium.

При заданной геометрии ветроустановки входное сечение воздухозаборника равно поперечному сечению башни или даже превышает его, что позволяет существенно повысить поступающую на роторы ветровую энергию на 1 м2 поперечного сечения башни, которая при этом принимает минимально возможные габариты и имеет форму наиболее удобную для монтажа ветроустановок на крышах зданий.Given the geometry of the wind turbine, the inlet cross section of the air intake is equal to or even exceeds the tower cross section, which can significantly increase the wind energy supplied to the rotors by 1 m 2 of the tower cross section, which at the same time takes the smallest possible dimensions and has the shape most suitable for mounting wind turbines on roofs buildings.

Имеющая место в предложенной ветроустановке организация протекающего через башню потока в виде вихревого потока способствует более полному “вхождению” натекающего потока непосредственно на рабочие органы и снижению доли подходящего к башне потока, обтекающего башню без прохождения через рабочие органы.The organization of the flow flowing through the tower in the form of a vortex flow taking place in the proposed wind turbine contributes to a more complete “entry” of the flowing stream directly to the working bodies and a decrease in the proportion of the flow coming to the tower flowing around the tower without passing through the working bodies.

Этот эффект способствует эффективной работе установки в широком диапазоне скоростей ветра и приводит к повышению общего количества вырабатываемой электроэнергии на 1 м2 поперечного сечения ветроустановки.This effect contributes to the efficient operation of the installation in a wide range of wind speeds and leads to an increase in the total amount of generated electricity by 1 m 2 of the cross section of the wind turbine.

Источники информацииSources of information

1. Ветроустановка ВВЭУ-0,5 – аналог.1. Wind turbine VVEU-0.5 - analogue.

2. Патент RU 2024781 C1, F 03 D 9/00, от 15.12.1994 г. - прототип.2. Patent RU 2024781 C1, F 03 D 9/00, dated December 15, 1994 - a prototype.

Claims (15)

1. Ветроустановка вихревого типа, содержащая башню с воздухозаборником, воздухоотводом и вращательным рабочим органом, расположенным в канале движения воздуха через башню и сообщенным с потребителем механической энергии, например электрогенератором, отличающаяся тем, что башня выполнена ориентируемой по направлению ветра, рабочий орган выполнен в виде параллельно установленных цилиндрических взаимодействующих между собой роторов так, что плоскость, проходящая через оси их вращения, расположена параллельно плоскости входного сечения воздухозаборника тангенциального типа, выполненного в виде двух симметрично расположенных каналов, переходящих в спиральные расположенные по периферии роторов воздухоподводы с противоположной друг другу закруткой ветрового потока, а воздухоотвод башни сообщен с внутренней полостью обоих роторов и выполнен выходящим наружу на тыльную по отношению к воздухозаборнику сторону башни в зону пониженного давления воздуха через воздухоотводные каналы.1. Wind turbine of the vortex type, containing a tower with an air intake, air outlet and a rotary working body located in the channel of air movement through the tower and communicated with the consumer of mechanical energy, for example, an electric generator, characterized in that the tower is made oriented in the direction of the wind, the working body is made in the form parallel mounted cylindrical interacting rotors so that the plane passing through the axis of rotation is parallel to the plane of the input section a tangential-type air inlet made in the form of two symmetrically arranged channels, turning into spiral air inlets located on the periphery of the rotors with a wind flow opposite to each other, and the tower air outlet is in communication with the internal cavity of both rotors and made outward facing the rear side of the tower in relation to the air intake zone of reduced air pressure through the air ducts. 2. Ветроустановка по п.1, отличающаяся тем, что воздухоотводные каналы связи внутренних полостей роторов с воздухоотводом выполнены в виде округлых по сечению каналов с плавным увеличением площади их сечений в направлении выходного сечения воздухоотвода.2. The wind turbine according to claim 1, characterized in that the air outlet communication channels of the internal cavities of the rotors with the air outlet are made in the form of channels that are rounded over the cross section with a smooth increase in the area of their cross sections in the direction of the outlet air outlet. 3. Ветроустановка по п.2, отличающаяся тем, что в по меньшей мере одном воздухоотводном канале установлено дополнительное лопастное рабочее колесо.3. The wind turbine according to claim 2, characterized in that an additional blade impeller is installed in at least one air duct. 4. Ветроустановка по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что ротор и по меньшей мере одно дополнительное лопастное колесо выполнены как единый рабочий орган с общим валом.4. Wind turbine according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the rotor and at least one additional impeller is made as a single working body with a common shaft. 5. Ветроустановка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что воздухоотводные каналы расположены со стороны торцевых частей роторов.5. Wind turbine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the air ducts are located on the side of the end parts of the rotors. 6. Ветроустановка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что воздухоотводные каналы расположены в центральной средней части роторов.6. Wind turbine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the air ducts are located in the central middle part of the rotors. 7. Ветроустановка по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что воздухозаборник снабжен оппозитно расположенными поворотными воздухозаборными пластинами, оси поворота которых закреплены на корпусе башни и установлены компланарно осям вращения роторов и симметрично им.7. Wind turbine according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the air intake is provided with opposed rotary air intake plates, the rotation axes of which are mounted on the tower body and are mounted coplanar to the rotor axes and symmetrically to them. 8. Ветроустановка по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что оси вращения роторов расположены компланарно оси поворота башни.8. Wind turbine according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the axis of rotation of the rotors are coplanar to the axis of rotation of the tower. 9. Ветроустановка по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что оси вращения роторов расположены горизонтально, а ось поворота башни вертикально.9. Wind turbine according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the axis of rotation of the rotors are horizontal and the axis of rotation of the tower is vertical. 10. Ветроустановка по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что башня выполнена в виде отдельных по высоте секций с возможностью их установки друг на друга.10. Wind turbine according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the tower is made in the form of sections separate in height with the possibility of their installation on top of each other. 11. Ветроустановка по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что валы роторов кинематически связаны друг с другом и с по меньшей мере одним электрогенератором.11. Wind turbine according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the rotor shafts are kinematically connected to each other and to at least one electric generator. 12. Ветроустановка по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что вал каждого ротора автономно связан с электрогенератором, а все электрогенераторы электрически сообщены с потребителем электроэнергии через установленный по оси поворота башни поворотный коллектор.12. Wind turbine according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the shaft of each rotor is independently connected to the electric generator, and all the electric generators are electrically connected to the consumer of electricity through a rotary collector installed along the axis of rotation of the tower. 13. Ветроустановка по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что башня установлена на поворотной платформе и снабжена реверсивным приводом установки ее по ветру.13. Wind turbine according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the tower is mounted on a rotary platform and is equipped with a reversible drive to install it in the wind. 14. Ветроустановка по любому из пп.1-12, отличающаяся тем, что башня установлена на поворотной оси и снабжена жестко связанным с ней килем приведения башни по ветру.14. A wind turbine according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the tower is mounted on a rotary axis and is equipped with a keel for bringing the tower in the wind tightly connected to it. 15. Ветроустановка по любому из пп.1-14, отличающаяся тем, что на выходе воздухоотвода установлены дополнительные отклоняющие поток от башни обтекатели.15. Wind turbine according to any one of claims 1 to 14, characterized in that at the outlet of the air outlet there are installed additional cowls deflecting the flow from the tower.
RU2002132678/06A 2002-12-05 2002-12-05 Windmill-electric power unit RU2242635C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002132678/06A RU2242635C2 (en) 2002-12-05 2002-12-05 Windmill-electric power unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002132678/06A RU2242635C2 (en) 2002-12-05 2002-12-05 Windmill-electric power unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002132678A RU2002132678A (en) 2004-08-10
RU2242635C2 true RU2242635C2 (en) 2004-12-20

Family

ID=34387342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002132678/06A RU2242635C2 (en) 2002-12-05 2002-12-05 Windmill-electric power unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2242635C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2443901C2 (en) * 2009-09-08 2012-02-27 Российская Академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) Turbine for high wind loads
RU2459975C2 (en) * 2009-02-27 2012-08-27 Анатолий Евгеньевич Волков Method and device for energy production using architectural structures

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2459975C2 (en) * 2009-02-27 2012-08-27 Анатолий Евгеньевич Волков Method and device for energy production using architectural structures
RU2443901C2 (en) * 2009-09-08 2012-02-27 Российская Академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ РОССЕЛЬХОЗАКАДЕМИИ) Turbine for high wind loads

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7008171B1 (en) Modified Savonius rotor
EP2409024B1 (en) Turbine assembly
EP1260709A1 (en) Charging station
CN201090372Y (en) Multilevel wind motor
AU2016232938B2 (en) Improved wind turbine suitable for mounting without a wind turbine tower
JPH11294313A (en) Hybrid windmill type power generation system
KR102270646B1 (en) Dual Axis Hybrid Wind Power Generator
KR101924375B1 (en) Vertical Wind Turbine
RU2242635C2 (en) Windmill-electric power unit
US20020153728A1 (en) Wind turbine
RU2383775C1 (en) Rotor-type windmill
RU2714584C1 (en) Helio-wind power plant
RU2349792C1 (en) Solar-wind power generating plant
CN114370371A (en) Wind-gathering efficient vertical axis wind power generation device
RU2623637C2 (en) Wind-heat converter-accumulator
WO2006096091A1 (en) Wind plant
CN114352479A (en) Wind-heat light energy conversion and utilization integrated transformer combination device
WO2018088929A1 (en) Wind turbine assembly
CN105909465A (en) Vortex-like centrifugal wind-driven generating device
RU79622U1 (en) WIND POWER PLANT
KR100818161B1 (en) Wind power plant having a rotating wind-collecting device
RU2182255C2 (en) Composite savonius-type rotor
CN205805829U (en) A kind of vortex centrifugal wind power generation plant
RU2767434C1 (en) Safe wind turbine
RU2738790C1 (en) Rotor wind electric power converter (embodiments)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151206