RU2276743C1 - Wind plant - Google Patents
Wind plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2276743C1 RU2276743C1 RU2005106334/06A RU2005106334A RU2276743C1 RU 2276743 C1 RU2276743 C1 RU 2276743C1 RU 2005106334/06 A RU2005106334/06 A RU 2005106334/06A RU 2005106334 A RU2005106334 A RU 2005106334A RU 2276743 C1 RU2276743 C1 RU 2276743C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spatial
- working
- central axis
- air intake
- wind
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/04—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/10—Stators
- F05B2240/13—Stators to collect or cause flow towards or away from turbines
-
- 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
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Abstract
Description
Ветроустановка относится к ветроэнергетике, в частности к ветроустановкам с направляющими устройствами, преобразующим энергию воздушного потока, и может быть использована для получения как механической, так и электрической энергии.The wind turbine relates to wind energy, in particular to wind turbines with guiding devices that convert the energy of the air flow, and can be used to produce both mechanical and electrical energy.
Известна ветроустановка, содержащая устройства для изменения направления воздушного потока, которая, в том числе, содержит корпус, вытяжное устройство и направляющий аппарат для воздушного потока и предназначена для преобразование энергии воздушного потока (патент РФ №2093702, F 03 D 3/04 от 22.01.96).A known wind turbine containing devices for changing the direction of the air flow, which, inter alia, contains a housing, an exhaust device and a guide apparatus for the air flow and is intended to convert the energy of the air flow (RF patent No. 2093702, F 03
Однако данная установка не позволяет максимально использовать энергию ветра из-за больших потерь в протяженном вертикальном рабочем тракте.However, this installation does not allow maximum use of wind energy due to large losses in an extended vertical working path.
Известна ветроустановка с концентратором и ускорителями потока, которая, в том числе, содержит обтекаемый корпус, конфузор, сопло и турболопастной ротор и предназначена для преобразования энергии ветра в электрическую (а.с. №2078995, 6 F 03 D 9/00 от 26.05.92).Known wind turbine with a hub and flow accelerators, which, including, contains a streamlined body, a confuser, a nozzle and a turbo-rotor rotor and is designed to convert wind energy into electrical energy (AS No. 2078995, 6 F 03
Но большая парусность конфузора предполагает увеличение прочности несущих элементов и механизмов и их массы, а это снижает общий КПД установки. Конструктивная сложность с большим количеством подвижных пар и пар трения увеличивает удельную стоимость установки и ставит под сомнение ее преимущества перед классической схемой горизонтально-осевых установок.But a large sailing of the confuser implies an increase in the strength of the bearing elements and mechanisms and their mass, and this reduces the overall efficiency of the installation. Structural complexity with a large number of moving pairs and friction pairs increases the unit cost of the installation and casts doubt on its advantages over the classical scheme of horizontal-axis installations.
Наиболее близким техническим решением является ветроустановка, содержащая кольцевой корпус с центральным каналом и обтекателем на его входе, которая, в том числе, содержит направляющие лопатки, эластичный выходной патрубок с кольцом и установленное на вертикальном валу ветроколесо и предназначена для преобразования энергии ветра (а.с. №1121482, F 03 D3/04 от 06.08.82).The closest technical solution is a wind turbine containing an annular body with a central channel and a fairing at its entrance, which, among other things, contains guide vanes, an elastic outlet pipe with a ring and a wind wheel mounted on a vertical shaft and is designed to convert wind energy (a.s No. 1121482, F 03 D3 / 04 of 08/06/82).
Но в данной установке работает лишь фронтальная часть направляющего аппарата, а на тыльной, по отношению к направлению воздушного потока, создается подветренная зона пониженных давлений размером в половину (а то и больше) диаметра направляющего аппарата, что приводит к перетеканию рабочей среды в область пониженных давлений на переходе из направляющего аппарата к рабочему колесу. Т.е. часть воздушного потока со своей потенциальной энергией «убегает на волю», не доходя до рабочего колеса, тем самым снижая эффективность работы установки.But in this installation only the front part of the guide apparatus works, and on the back, relative to the direction of the air flow, a low-pressure zone of low pressure is created that is half (or even more) of the diameter of the guide apparatus, which leads to the overflow of the working medium to the low pressure region at the transition from the guide vane to the impeller. Those. part of the air flow with its potential energy "runs away into the wild", not reaching the impeller, thereby reducing the efficiency of the installation.
Задачей настоящего изобретения является расширение диапазона рабочих скоростей набегающего потока, максимального использования его энергии, уменьшение потерь рабочего тракта и увеличение эффективности ветроустановки.The objective of the present invention is to expand the range of operating speeds of the free stream, maximize the use of its energy, reduce losses of the working path and increase the efficiency of the wind turbine.
Для решения поставленной задачи ветроустановка содержит неподвижный несущий корпус, являющийся основным направляющим аппаратом, выполненным в виде пространственной лопастной решетки с центральным выходным каналом, в котором соосно с центральной осью на вертикальном валу размещено рабочее колесо, причем на верхнем элементе корпуса установлен, с возможностью свободного вращения относительно центральной оси, единый блок из воздухозаборника, сопла и стабилизатора; при этом пространственная лопастная решетка сформирована из двух поверхностей вращения и построенными в виде кругового массива пространственных лопастей между ними, которые формируют рабочие каналы; воздухозаборник полностью охватывает рабочие каналы тыльной зоны направляющего аппарата и соединен воедино с выходным соплом с возможностью свободного вращения относительно центральной оси.To solve this problem, the wind turbine contains a stationary bearing housing, which is the main guide device, made in the form of a spatial blade grid with a central output channel, in which an impeller is placed coaxially with the central axis, and the impeller is mounted on the upper housing element with the possibility of free rotation relative to the central axis, a single block of air intake, nozzle and stabilizer; the spatial blade grid is formed of two surfaces of revolution and constructed in the form of a circular array of spatial blades between them, which form the working channels; the air intake completely covers the working channels of the rear zone of the guide apparatus and is connected together with the output nozzle with the possibility of free rotation about the central axis.
На фиг.1 изображен общий вид установки; на фиг.2 - ветроустановка в разрезе; на фиг.3 - вид сверху с разрезом А-А.Figure 1 shows a General view of the installation; figure 2 - wind turbine in section; figure 3 is a top view with a section aa.
На фиг.1, 2, 3 изображена ветроустановка, где 1 - нижнее основание, 2 - верхний элемент корпуса, 3 - пространственные лопасти, 4 - рабочий канал направляющего аппарата, 5 - центральный выходной канал корпуса, 6 - рабочее колесо, 7 - воздухозаборник, 8 - внутренняя полость воздухозаборника, 9 - сопло, 10 - стабилизатор, 11 - генерирующее устройство, 12 - граница раздела на зоны, 13 - фронтальная зона, 14 - тыльная зона.Figure 1, 2, 3 shows a wind turbine, where 1 is the lower base, 2 is the upper housing element, 3 are spatial blades, 4 is the working channel of the guide apparatus, 5 is the central output channel of the body, 6 is the impeller, 7 is the air intake , 8 - the internal cavity of the air intake, 9 - nozzle, 10 - stabilizer, 11 - generating device, 12 - the interface into zones, 13 - the frontal zone, 14 - the rear zone.
Взаимное расположение узлов и деталей ветроустановки: нижнее основание 1 и верхний элемент 2 концентрично расположены относительно центральной вертикальной оси и представляют собой две поверхности вращения. Нижнее основание 1 и верхний элемент 2 жестко соединены между собой пространственными лопастями 3, построенными в виде кругового массива относительно центральной оси, и формируют пространственные рабочие каналы 4 между каждой парой лопастей 3. Совокупность перечисленных элементов формирует неподвижный несущий корпус, являющийся основным направляющим аппаратом. Он выполнен в виде пространственной лопастной решетки с центральным выходным каналом 5, в котором соосно размещено рабочее колесо 6. На верхнем элементе 2 корпуса установлен, с возможностью свободного вращения относительно центральной оси, единый блок из воздухозаборника 7, сопла 9 и стабилизатора 10. Рабочее колесо 6 связано с генерирующим устройством 11. Воздухозаборник 7 выполнен в виде пространственной оболочки, охватывающей в рабочем положении рабочие каналы 4 тыльной зоны 14 направляющего аппарата и, создавая своей поверхностью границу между областями повышенного и пониженного давления, формирует внутреннюю полость 8. Условная граница раздела 12 между фронтальной зоной 13 и тыльной зоной 14 проходит по входной части воздухозаборника.The relative position of the nodes and parts of the wind turbine: the
При этом рабочие каналы 4 сформированы из условия минимизации протяженности рабочего тракта в направляющем аппарате и вертикальной составляющей траектории движения рабочей среды.In this case, the working
Ветроустановка работает следующим образом.Wind turbine works as follows.
Сопло 9 и воздухозаборник 7 с помощью стабилизатора 10 ориентируются по направлению воздушного потока, вращаясь вокруг направляющего аппарата. Захваченный направляющим аппаратом и воздухозаборником 7 воздушный поток, пройдя через каналы 4 направляющего аппарата, расположенные во фронтальной зоне 13, и через внутреннюю полость 8, сформированную воздухозаборником 7, и каналы 4, расположенные в тыльной зоне 14, попадает в центральный канал 5 и на рабочее колесо 6, расположенное в нем. Передав часть своей энергии колесу 6, отработанный воздушный поток (рабочая среда) выбрасывается через сопло 9 наружу. Рабочее колесо 6 передает полученную энергию на генерирующее устройство 11. Срез сопла 9 находится в тыльной зоне 14 области пониженного давления, а входная часть воздухозаборника 7 - во фронтальной зоне 13 области повышенного давления торможения от набегающего потока.The
Два противоположных по воздействию эффекта («тянуть» и «толкать») дают дополнительный положительный импульс работе воздушного потока и переводят установку в категорию «два в одном».Two effects that are opposite in effect (“pull” and “push”) give an additional positive impetus to the air flow and transfer the installation into the “two in one” category.
К описанному выше добавим, что образованная поверхностью подвижного блока из элементов 7 и 9 пространственная граница между областями пониженного и повышенного давлений защищает установку от вредных "отсасывающих" эффектов в области перехода из направляющего аппарата на рабочее колесо 5 и тем самым уменьшает потери энергии в рабочем тракте установки.To the above, we add that the spatial boundary between the regions of low and high pressures formed by the surface of the moving block from
Подвижный блок из элементов 7, 9, 10 выполнен из легких материалов и при малом удельном весе имеет низкий момент инерции. В зависимости от номинальной мощности установки и, соответственно, массы подвижного блока из элементов 7, 9, 10 возможно использование совместно со стабилизатором 10 или взамен ему дополнительных устройств и механизмов.The movable block of
Установка на верхнем элементе корпуса, единого блока из воздухозаборника, сопла и стабилизатора, с возможностью свободного вращения относительно центральной оси, позволяет получить дополнительную энергию от захваченного воздухозаборником потока, включить в работу каналы тыльной зоны и избавиться от вредного влияния на работу установки пониженных давлений тыльной зоны.Installation on the upper element of the housing, a single block of air intake, nozzle and stabilizer, with the possibility of free rotation relative to the central axis, allows you to get additional energy from the flow captured by the air intake, turn on the channels of the back zone and get rid of the harmful effects on the installation of low back pressure .
Формирование пространственной лопастной решетки из двух поверхностей вращения и построенными в виде кругового массива пространственных лопастей между ними позволяет сформировать рабочие каналы с минимальной протяженностью рабочего тракта в направляющем аппарате и вертикальной составляющей траектории движения рабочей среды.The formation of a spatial bladed lattice from two surfaces of revolution and constructed in the form of a circular array of spatial blades between them allows you to create working channels with a minimum length of the working path in the guiding apparatus and the vertical component of the trajectory of the working medium.
Соединенный воедино с выходным соплом, с возможностью свободного вращения относительно центральной оси, воздухозаборник полностью охватывает рабочие каналы тыльной зоны направляющего аппарата и позволяет направлять через них к рабочему колесу энергию струй, не захваченных рабочими каналами фронтальной зоны.Connected together with the output nozzle, with the possibility of free rotation relative to the central axis, the air intake completely covers the working channels of the rear zone of the guide apparatus and allows you to direct the energy of the jets not captured by the working channels of the frontal zone through them to the impeller.
Использование ветроустановки предложенной конструкции позволяет существенно повысить эффективность использования энергии ветра, расширить диапазон рабочих скоростей ветра и максимально полно использовать энергию низкопотенциальных, пульсирующих и «рыскающих» потоков воздуха. Благодаря простоте конструктивной схемы с минимальным количеством узлов, деталей и кинематических пар достигается увеличение надежности и долговечности установки.Using the wind turbines of the proposed design can significantly increase the efficiency of using wind energy, expand the range of operating wind speeds and make the most of the energy of low-potential, pulsating and “yawing” air flows. Due to the simplicity of the design scheme with a minimum number of nodes, parts and kinematic pairs, an increase in the reliability and durability of the installation is achieved.
Claims (1)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005106334/06A RU2276743C1 (en) | 2005-03-10 | 2005-03-10 | Wind plant |
PCT/RU2006/000018 WO2006096091A1 (en) | 2005-03-10 | 2006-01-24 | Wind plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005106334/06A RU2276743C1 (en) | 2005-03-10 | 2005-03-10 | Wind plant |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2276743C1 true RU2276743C1 (en) | 2006-05-20 |
Family
ID=36658373
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005106334/06A RU2276743C1 (en) | 2005-03-10 | 2005-03-10 | Wind plant |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2276743C1 (en) |
WO (1) | WO2006096091A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU171005U1 (en) * | 2015-07-02 | 2017-05-17 | Общество с ограниченной ответственностью "НОВАЯ ЭНЕРГИЯ" | WIND ENGINE |
RU2667732C2 (en) * | 2013-03-22 | 2018-09-24 | ФИЛИПОВ Гиртс | Vertical turbine system with flow guides |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2128439A1 (en) | 2008-05-27 | 2009-12-02 | Syneola SA | An intelligent decentralized electrical power generation system |
CN102562432B (en) * | 2010-12-27 | 2014-10-29 | 弗拉迪米尔·尼古拉耶维奇·菲洛诺夫 | Wind power device and wind power turbine |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU26255A1 (en) * | 1930-10-05 | 1932-04-30 | П.И. Попов | Horizontal wind drum motor with cylindrically curved blades |
US4260325A (en) * | 1979-11-07 | 1981-04-07 | Cymara Hermann K | Panemone wind turbine |
FR2512118A1 (en) * | 1981-09-02 | 1983-03-04 | Kauffmann Albert | Wind collector and accelerator for wind turbine - uses flat cylindrical structure with open edges and tapered internal ducts to gather and accelerate air onto vertical axis turbine |
SU1121482A1 (en) * | 1982-08-06 | 1984-10-30 | Gokhman Roman A | Wind power plant |
SU1746052A1 (en) * | 1990-03-29 | 1992-07-07 | И.Н.Георгиев | Wind power station |
RU2101553C1 (en) * | 1995-04-04 | 1998-01-10 | Владимир Иванович Плужник | Universal wind-dynamic power drive |
RU2093702C1 (en) * | 1996-01-22 | 1997-10-20 | Рудольф Анатольевич Серебряков | Vortex wind-power plant |
RU14977U1 (en) * | 2000-04-05 | 2000-09-10 | Садчиков Александр Валерьевич | Wind turbine |
-
2005
- 2005-03-10 RU RU2005106334/06A patent/RU2276743C1/en not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-01-24 WO PCT/RU2006/000018 patent/WO2006096091A1/en active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2667732C2 (en) * | 2013-03-22 | 2018-09-24 | ФИЛИПОВ Гиртс | Vertical turbine system with flow guides |
RU171005U1 (en) * | 2015-07-02 | 2017-05-17 | Общество с ограниченной ответственностью "НОВАЯ ЭНЕРГИЯ" | WIND ENGINE |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2006096091A1 (en) | 2006-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2124142C1 (en) | Wind-driven electric plant | |
US9322385B1 (en) | Hydro vortex enabled turbine generator | |
MX336005B (en) | Low-profile power-generating wind turbine. | |
JP2010522299A (en) | Wind turbine with mixer and ejector | |
WO2009009350A2 (en) | Flow stream momentum conversion device power rotor | |
US20140341709A1 (en) | Double impulse turbine system | |
RU2276743C1 (en) | Wind plant | |
WO2013106075A3 (en) | Novel systems for increasing efficiency and power output of in-conduit hydroelectric power system and turbine | |
WO2008043367A1 (en) | Aerodynamic wind-driven powerplant | |
US20120100004A1 (en) | High efficiency impeller | |
RU2310090C1 (en) | Wind power-generating device | |
RU2623637C2 (en) | Wind-heat converter-accumulator | |
US20110164966A1 (en) | Method and apparatus to improve wake flow and power production of wind and water turbines | |
RU181361U1 (en) | CENTRIFUGAL TURBINE | |
RU2249722C1 (en) | Rotary wind power station | |
RU21072U1 (en) | WIND POWER PLANT | |
RU79622U1 (en) | WIND POWER PLANT | |
RU2639822C2 (en) | Wind turbine with vortex aerodynamic air flow converters | |
CN110953020A (en) | U-shaped runner impact turbine suitable for oscillating water column type wave energy power generation | |
SU1746051A1 (en) | Windmill | |
WO2008120026A4 (en) | Innovative horizontal axis wind turbine of high efficiency | |
RU126765U1 (en) | SMALL HYDRO POWER PLANT | |
RU2498106C1 (en) | Wind-driven plant with forced vacuum of exhaust space | |
RU109232U1 (en) | WIND POWER INSTALLATION OF TURBINE TYPE LOW POWER | |
RU175712U1 (en) | Wind turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20060925 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100311 |