RU2539244C1 - Wind-driven power-plant - Google Patents

Wind-driven power-plant Download PDF

Info

Publication number
RU2539244C1
RU2539244C1 RU2013156902/06A RU2013156902A RU2539244C1 RU 2539244 C1 RU2539244 C1 RU 2539244C1 RU 2013156902/06 A RU2013156902/06 A RU 2013156902/06A RU 2013156902 A RU2013156902 A RU 2013156902A RU 2539244 C1 RU2539244 C1 RU 2539244C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotation
rotor
axis
blades
turbine
Prior art date
Application number
RU2013156902/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Васильевич Латышев
Ирина Викторовна Латышева
Александр Иванович Осадчий
Алексей Викторович Холин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт связи и автоматизации" (ООО "НИИСА")
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-исследовательский институт связи и автоматизации" (ООО "НИИСА") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт связи и автоматизации" (ООО "НИИСА")
Priority to RU2013156902/06A priority Critical patent/RU2539244C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2539244C1 publication Critical patent/RU2539244C1/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

Landscapes

  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: energy industry.
SUBSTANCE: guide vanes is made of complex shape, the outer and inner shells of the guide vanes is a circular saddle-shaped surfaces of rotation about the axis of rotation of the rotor, the output edges of the blades are oriented perpendicular to the axis of rotation, the blades of the guide vanes are twisted from the leading edge oriented along the axis of rotation of the rotor both in the axial and circumferential directions relative to the axis of rotation of the rotor, and the flow cross-section of the blade channel decreases towards the exit-entrance to the turbine formed axial.
EFFECT: increase in efficiency of use of wind energy, namely in use of energy of the entire wind flow entering the turbine blades from the guide vanes to create mechanical energy.
3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики, а именно к ветроэнергетическим установкам с вертикальной осью вращения ротора, используемым для получения механической и электрической энергии.The invention relates to the field of wind energy, and in particular to wind power installations with a vertical axis of rotation of the rotor used to produce mechanical and electrical energy.

Известны различные технические решения в рассматриваемой области.There are various technical solutions in this area.

Так, известен ветродвигатель (патент РФ на изобретение №2168059, МПК F03D 3/04, опубл. 27.05.2001), содержащий ротор турбины с лопастями и направляющий аппарат, образованный из неподвижных осесимметричных направляющих створок, закрепленных верхней и нижней крышками. Входная и выходная кромки направляющих створок ориентированы по оси вращения ротора турбины. Турбина образована рядом радиальных профилированных осесимметричных лопастей и расположена внутри направляющего аппарата. Кромки лопаток турбины сориентированы так, чтобы обеспечить плавное перетекание воздуха с направляющих створок на лопатки турбины.Thus, a wind turbine is known (RF patent for invention No. 2168059, IPC F03D 3/04, published May 27, 2001), comprising a turbine rotor with blades and a guiding apparatus formed from fixed axisymmetric guiding flaps fixed by upper and lower covers. The input and output edges of the guide flaps are oriented along the axis of rotation of the turbine rotor. The turbine is formed by a series of radial profiled axisymmetric blades and is located inside the guide vane. The edges of the turbine blades are oriented in such a way as to ensure a smooth flow of air from the guide flaps to the turbine blades.

Основным недостатком известного изобретения является неполное использование энергии ветрового потока, из-за отсутствия отхода энергии потока, идущего вверх, вдоль оси модуля.The main disadvantage of the known invention is the incomplete use of the energy of the wind flow, due to the absence of waste energy flow upward along the axis of the module.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к предлагаемому изобретению является роторная электростанция (патент РФ на изобретение №2215898, МПК F03D 3/04, опубл. 10.11.2003), которая выбрана в качестве прототипа. Роторная электростанция содержит электрогенератор, установленный на валу, ротор радиальной турбины с лопастями, вал которого связан с валом электрогенератора, и направляющий аппарат, включающий оболочки, между которыми расположены лопатки с прямолинейными входной и выходной кромками. Ротор радиальной турбины расположен внутри направляющего аппарата. Обе кромки лопаток направляющего аппарата ориентированы по оси вращения ротора турбины. Ветроэнергетическая установка выполнена, по меньшей мере, из одного модуля. При этом, вал модуля механически связан с валом электрогенератора.The closest set of essential features to the present invention is a rotary power plant (RF patent for the invention No. 2215898, IPC F03D 3/04, publ. 10.11.2003), which is selected as a prototype. The rotary power plant contains an electric generator mounted on the shaft, a rotor of the radial turbine with blades, the shaft of which is connected with the shaft of the electric generator, and a guiding apparatus, including shells, between which there are blades with straight input and output edges. The rotor of the radial turbine is located inside the guide vane. Both edges of the vanes of the guide vane are oriented along the axis of rotation of the turbine rotor. The wind power installation is made of at least one module. In this case, the shaft of the module is mechanically connected with the shaft of the generator.

Обеспечиваемая известным устройством схема движения ветрового потока внутри устройства повышает эффективность использования энергии ветра, однако, не в полной мере. К недостаткам устройства относится то, что полностью работает только часть лопаток турбины, расположенных внизу установки, так как с увеличением ее высоты, все большая часть воздуха, отходящего вверх по межлопаточным каналам турбины, не участвует в создании механической энергии, и препятствует в создании этой энергии воздуху, поступающему на лопатки турбины из направляющего аппарата. Особенно, потери энергии могут возрастать при количестве модулей больше одного.Provided by the known device, the movement pattern of the wind flow inside the device increases the efficiency of using wind energy, however, not to the full extent. The disadvantages of the device include the fact that only part of the turbine blades located at the bottom of the installation fully work, since with an increase in its height, an increasing part of the air flowing up the turbine interscapular channels does not participate in the creation of mechanical energy, and impedes the creation of this energy air entering the turbine blades from the guide vane. Especially, energy losses can increase when the number of modules is more than one.

Задачей, на решение которой направлено создание предлагаемого изобретения, является создание ветроэнергетической установки с улучшенными характеристиками, а именно с повышенной эффективностью использования энергии ветра.The task to which the creation of the invention is directed is the creation of a wind power installation with improved characteristics, namely with increased efficiency of using wind energy.

Технический результат заключается в повышении эффективности использования энергии ветра, а именно в использовании энергии всего ветрового потока, поступающего на лопатки турбины из направляющего аппарата, для создания механической энергии.The technical result consists in increasing the efficiency of using wind energy, namely, in using the energy of the entire wind flow entering the turbine blades from the guide apparatus to create mechanical energy.

Достигается технический результат за счет того, что в ветроэнергетической установке, содержащей электрогенератор, установленный на валу, ротор турбины с лопастями, вал которого связан с валом электрогенератора, и направляющий аппарат, включающий наружную и внутреннюю оболочки, между которыми расположены лопатки, с прямолинейными входной кромкой, ориентированной по оси вращения ротора турбины, и выходной кромкой, согласно изобретению направляющий аппарат выполнен сложной формы, наружная и внутренняя оболочки направляющего аппарата представляют собой круговые седлообразные поверхности вращения вокруг оси вращения ротора. Выходные кромки лопаток ориентированы перпендикулярно оси вращения, лопатки направляющего аппарата закручены от входной кромки, ориентированной по оси вращения ротора, как в осевом, так и окружном, относительно оси вращения ротора, направлениях. Причем, проходное сечение межлопаточных каналов уменьшается в направлении выхода - входа в турбину, выполненную осевой.A technical result is achieved due to the fact that in a wind power installation containing an electric generator mounted on a shaft, a turbine rotor with blades, the shaft of which is connected to the electric generator shaft, and a guiding apparatus, including the outer and inner shells, between which the blades are located, with a straight input edge oriented along the axis of rotation of the turbine rotor and the output edge, according to the invention, the guide apparatus is made of complex shape, the outer and inner shells of the guide apparatus They are circular saddle-shaped surfaces of revolution around the axis of rotation of the rotor. The outlet edges of the blades are oriented perpendicular to the axis of rotation, the vanes of the guide vane are twisted from the inlet edge, oriented along the axis of rotation of the rotor, both axially and circumferentially relative to the axis of rotation of the rotor. Moreover, the cross section of the interscapular channels is reduced in the direction of exit - entrance to the turbine, made axial.

Дополнительным отличием предлагаемого изобретения является то, что электрогенератор расположен в полости, образованной внутренней оболочкой направляющего аппарата, или за ротором турбины.An additional difference of the invention is that the generator is located in the cavity formed by the inner shell of the guide apparatus, or behind the turbine rotor.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, на которой изображен общий вид установки, где:The invention is illustrated in figure 1, which shows a General view of the installation, where:

1 - электрогенератор;1 - electric generator;

2 - вал электрогенератора 1;2 - a shaft of an electric generator 1;

3 - ротор турбины;3 - turbine rotor;

4 - лопасти;4 - blades;

5 - вал ротора 3;5 - rotor shaft 3;

6 - наружная оболочка направляющего аппарата;6 - the outer shell of the guide apparatus;

7 - внутренняя оболочка направляющего аппарата;7 - the inner shell of the guide apparatus;

8 - ось вращения;8 - axis of rotation;

9 - лопатки направляющего аппарата;9 - blades of the guide apparatus;

10 - входная кромка;10 - input edge;

11 - выходная кромка;11 - output edge;

12 - корпус ротора 3 турбины;12 - turbine rotor housing 3;

13 - входное отверстие корпуса 12;13 - the inlet of the housing 12;

14 - выход направляющего аппарата;14 - the output of the guide apparatus;

15 - первая стенка отверстия;15 - the first wall of the hole;

16 - вторая стенка отверстия;16 - the second wall of the hole;

17 - полость;17 - cavity;

фиг.2, на которой изображен разрез установки по А-А;figure 2, which shows a section of the installation on aa;

фиг.3, на которой представлено изометрическое изображение лопаток 9 направляющего аппарата, где 18 - межлопаточные каналы.figure 3, which shows an isometric image of the blades 9 of the guide apparatus, where 18 are the interscapular channels.

Ветроэнергетическая установка содержит электрогенератор 1, установленный на валу 2, ротор 3 турбины с лопастями 4, вал 5 которого связан с валом 2 электрогенератора 1. Установка также содержит круговой направляющий аппарат сложной формы, имеющий наружную 6 и внутреннюю 7 оболочки, образующие которых представляют собой круговые седлообразные поверхности вращения вокруг оси вращения ротора 8. Между оболочками 6 и 7 расположены лопатки 9 направляющего аппарата. Входная 10 и выходная кромки 11 лопаток 9 выполнены прямолинейными, причем входная кромка 10 ориентирована по оси 8, а выходная кромка 11 - перпендикулярно оси 8. Лопатки 9 (фиг.2 и 3) закручены как в направлении вращения ротора 3 турбины, так и в направлении оси вращения 8 турбины, причем проходное сечение межлопаточных каналов 18 уменьшается в направлении выходной кромки 11. Лопатки 9 изменяют направление одновременно как от радиального к осевому, так и от радиального к окружному. Ротор 3 турбины установлен в корпусе 12, имеющем входное отверстие 13, сообщенное с выходом 14 направляющего аппарата, а стенки 15, 16 входного отверстия 13 корпуса 12 являются продолжением оболочек 6 и 7 направляющего аппарата.The wind power installation contains an electric generator 1 mounted on the shaft 2, a rotor 3 of the turbine with blades 4, the shaft 5 of which is connected with the shaft 2 of the electric generator 1. The installation also contains a circular guide apparatus of complex shape, having an outer 6 and an inner 7 shell, which form circular saddle-shaped surfaces of rotation around the axis of rotation of the rotor 8. Between the shells 6 and 7 are blades 9 of the guide apparatus. The input 10 and output edges 11 of the blades 9 are made rectilinear, and the input edge 10 is oriented along the axis 8, and the output edge 11 is perpendicular to the axis 8. The blades 9 (Fig.2 and 3) are twisted both in the direction of rotation of the turbine rotor 3, and in the direction of the axis of rotation 8 of the turbine, and the bore of the interscapular channels 18 decreases in the direction of the output edge 11. The blades 9 change direction simultaneously from both radial to axial and from radial to circumferential. The turbine rotor 3 is installed in the housing 12 having an inlet 13 in communication with the outlet 14 of the guide apparatus, and the walls 15, 16 of the inlet 13 of the housing 12 are a continuation of the shells 6 and 7 of the guide apparatus.

Электрогенератор 1 может быть расположен за ротором 3 турбины или в полости 17, образованной внутренней оболочкой 7 направляющего аппарата.The generator 1 may be located behind the rotor 3 of the turbine or in the cavity 17 formed by the inner shell 7 of the guide apparatus.

Работа ветроэнергетической установки не зависит от направления ветра и не требует ориентации на ветер. Осуществляется работа установки следующим образом.The operation of a wind power installation does not depend on the direction of the wind and does not require orientation to the wind. The installation is carried out as follows.

Поток ветра поступает в межлопаточные каналы 18 направляющего аппарата. Разогнавшийся в направляющих межлопаточных каналов 18 и изменивший направление поток под требуемым углом находит на всю поверхность рабочих лопастей 4 турбины и отдает им свою энергию. В результате, вся кинетическая энергия воздушного потока преобразуется в механическую энергию вращения, и, в дальнейшем, в электрогенераторе 1 - в электрическую энергию.The wind flow enters the interscapular channels 18 of the guide vane. Accelerated in the guide interscapular channels 18 and changed direction, the flow at the required angle finds the entire surface of the working blades 4 of the turbine and gives them its energy. As a result, all the kinetic energy of the air flow is converted into mechanical energy of rotation, and, further, in the electric generator 1 - into electrical energy.

Таким образом, в предлагаемой установке, в отличие от известных аналогов, полностью работает вся поверхность лопастей 4 турбины. Максимальное использование энергии ветрового потока позволит повысить КПД преобразования энергии ветра в механическую энергию.Thus, in the proposed installation, in contrast to the known analogues, the entire surface of the blades 4 of the turbine is fully operational. The maximum use of wind flow energy will increase the efficiency of converting wind energy into mechanical energy.

Claims (3)

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая электрогенератор, установленный на валу, ротор турбины с лопастями, вал которого связан с валом электрогенератора, и направляющий аппарат, включающий наружную и внутреннюю оболочки, между которыми расположены лопатки, с прямолинейными входной кромкой, ориентированной по оси вращения ротора турбины, и выходной кромкой, отличающаяся тем, что направляющий аппарат выполнен сложной формы, наружная и внутренняя оболочки направляющего аппарата представляют собой круговые седлообразные поверхности вращения вокруг оси вращения ротора, выходные кромки лопаток ориентированы перпендикулярно оси вращения, лопатки направляющего аппарата закручены от входной кромки, ориентированной по оси вращения ротора, как в осевом, так и окружном, относительно оси вращения ротора, направлениях, причем проходное сечение межлопаточных каналов уменьшается в направлении выхода - входа в турбину, выполненную осевой.1. A wind power installation comprising an electric generator mounted on a shaft, a rotor of a turbine with blades, a shaft of which is connected to the shaft of the electric generator, and a guiding apparatus including the outer and inner shells between which the blades are located, with a rectilinear inlet edge oriented along the axis of rotation of the turbine rotor , and an output edge, characterized in that the guide apparatus is made of complex shape, the outer and inner shells of the guide apparatus are circular saddle-shaped surfaces and rotations around the rotor axis of rotation, the outlet edges of the blades are oriented perpendicular to the axis of rotation, the vanes of the guide vanes are twisted from the inlet edge oriented along the axis of rotation of the rotor, both axially and circumferentially relative to the axis of rotation of the rotor, and the passage section of the interscapular channels decreases in the direction of the exit - the entrance to the turbine made axial. 2. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что электрогенератор расположен в полости, образованной внутренней оболочкой направляющего аппарата.2. The wind power installation according to claim 1, characterized in that the electric generator is located in the cavity formed by the inner shell of the guide apparatus. 3. Ветроэнергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что электрогенератор расположен за ротором турбины. 3. The wind power installation according to claim 1, characterized in that the electric generator is located behind the turbine rotor.
RU2013156902/06A 2013-12-20 2013-12-20 Wind-driven power-plant RU2539244C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013156902/06A RU2539244C1 (en) 2013-12-20 2013-12-20 Wind-driven power-plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013156902/06A RU2539244C1 (en) 2013-12-20 2013-12-20 Wind-driven power-plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2539244C1 true RU2539244C1 (en) 2015-01-20

Family

ID=53288463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013156902/06A RU2539244C1 (en) 2013-12-20 2013-12-20 Wind-driven power-plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2539244C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU171007U1 (en) * 2015-04-20 2017-05-17 Общество с ограниченной ответственностью "НОВАЯ ЭНЕРГИЯ" WIND ENGINE
RU171005U1 (en) * 2015-07-02 2017-05-17 Общество с ограниченной ответственностью "НОВАЯ ЭНЕРГИЯ" WIND ENGINE
RU171006U1 (en) * 2016-06-08 2017-05-17 Общество с ограниченной ответственностью "НОВАЯ ЭНЕРГИЯ" WIND ENGINE

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4508973A (en) * 1984-05-25 1985-04-02 Payne James M Wind turbine electric generator
RU2093702C1 (en) * 1996-01-22 1997-10-20 Рудольф Анатольевич Серебряков Vortex wind-power plant
RU2168059C2 (en) * 1999-07-27 2001-05-27 Баранов Александр Николаевич Windmill
RU2215898C1 (en) * 2002-11-19 2003-11-10 Иванайский Алексей Васильевич Rotary windmill electric generating plant
RU89877U1 (en) * 2007-10-24 2009-12-20 Дмитрий Семенович Стребков WIND INSTALLATION

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4508973A (en) * 1984-05-25 1985-04-02 Payne James M Wind turbine electric generator
RU2093702C1 (en) * 1996-01-22 1997-10-20 Рудольф Анатольевич Серебряков Vortex wind-power plant
RU2168059C2 (en) * 1999-07-27 2001-05-27 Баранов Александр Николаевич Windmill
RU2215898C1 (en) * 2002-11-19 2003-11-10 Иванайский Алексей Васильевич Rotary windmill electric generating plant
RU89877U1 (en) * 2007-10-24 2009-12-20 Дмитрий Семенович Стребков WIND INSTALLATION

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
U1 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU171007U1 (en) * 2015-04-20 2017-05-17 Общество с ограниченной ответственностью "НОВАЯ ЭНЕРГИЯ" WIND ENGINE
RU171005U1 (en) * 2015-07-02 2017-05-17 Общество с ограниченной ответственностью "НОВАЯ ЭНЕРГИЯ" WIND ENGINE
RU171006U1 (en) * 2016-06-08 2017-05-17 Общество с ограниченной ответственностью "НОВАЯ ЭНЕРГИЯ" WIND ENGINE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU144302U1 (en) WIND ENGINE
MX336005B (en) Low-profile power-generating wind turbine.
RU2539244C1 (en) Wind-driven power-plant
KR20130052836A (en) Hybrid electric power generation system using photovoltaics and wind power
JP2010065676A (en) Wind power energy system, wind power energy conversion system, and wind tunnel module
WO2013106075A3 (en) Novel systems for increasing efficiency and power output of in-conduit hydroelectric power system and turbine
US8916986B2 (en) Impulse air turbine arrangement for use with a reversing bi-directional air flow in a wave power plant
RU132141U1 (en) WIND POWER PLANT
RU138852U1 (en) WIND GENERATOR
US20120189428A1 (en) Wind turbine
RU182304U1 (en) WIND ENGINE
RU179502U1 (en) WIND ENGINE
RU171007U1 (en) WIND ENGINE
GB2530048A (en) A self-rectifying turbine
RU2249722C1 (en) Rotary wind power station
RU171006U1 (en) WIND ENGINE
RU167270U1 (en) WIND POWER UNIT
RU177800U1 (en) WIND ENGINE
RU2215898C1 (en) Rotary windmill electric generating plant
RU171005U1 (en) WIND ENGINE
US9145786B2 (en) Method and apparatus for turbine clearance flow reduction
RU2182255C2 (en) Composite savonius-type rotor
KR20200125236A (en) Blades for micro wind power generation and duct unit for micro wind power generation comprising the same
KR20150082804A (en) Vertical wind turbines
KR101479863B1 (en) Generator unit

Legal Events

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

Effective date: 20191221