RU2622728C1 - Wind power plant - Google Patents

Wind power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2622728C1
RU2622728C1 RU2016123500A RU2016123500A RU2622728C1 RU 2622728 C1 RU2622728 C1 RU 2622728C1 RU 2016123500 A RU2016123500 A RU 2016123500A RU 2016123500 A RU2016123500 A RU 2016123500A RU 2622728 C1 RU2622728 C1 RU 2622728C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wind
wind power
power installation
truncated cone
installation according
Prior art date
Application number
RU2016123500A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Руслан Михайлович Шадрин
Original Assignee
Руслан Михайлович Шадрин
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 Руслан Михайлович Шадрин filed Critical Руслан Михайлович Шадрин
Priority to RU2016123500A priority Critical patent/RU2622728C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2622728C1 publication Critical patent/RU2622728C1/en

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
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/061—Rotors characterised by their aerodynamic shape, e.g. aerofoil profiles
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: wind power plant contains a stand, a generator, a device for converting torque into electrical energy and a vertical shaft communicated with it, on which there are at least two hemispherical blades. Unlike the prototype, an additional shaft is coaxially mounted in the vertical shaft. Vertical shafts are rotatable in opposite directions and are provided with horizontal rods. At the ends of the horizontal rods are hemispherical blades with an axial hole and a hollow truncated cone inside, rigidly connected by a large base with an aperture. The smaller base of the cone is provided with a shutter with a check valve.
EFFECT: increased stability with simultaneous increase in the unit speed of the installation in extreme weather conditions.
11 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике, в частности к вертикально-осевым ветроэнергетическим установкам карусельного типа, и может быть использовано для преобразования энергии ветра в другие виды энергии, например в электрическую.The invention relates to wind energy, in particular to a vertical-axis rotary-type wind power plants, and can be used to convert wind energy into other types of energy, for example, electric.

Известен ветроагрегат, включающий пропеллер с полыми лопастями, закрепленными на валу генератора электроэнергии, отличающийся тем, что ветроагрегат снабжен центральным диффузором для центробежного всасывания и нагнетания воздуха к концам лопастей, на которых установлены тангенциальные сопла для выпуска воздуха и создания реактивной тяги. Набегающий поток воздуха подают внутрь полых лопастей через центральный диффузор, сжимают воздух за счет центробежной силы на концах лопастей и выпускают наружу через установленные на этих концах тангенциальные сопла, создавая реактивную тягу, увеличивающую крутящий момент на валу [Заявка на изобретение № RU95114441, дата публикации 10.08.1997, дата подачи 21.08.1995, МПК F03D 1/00]].A wind turbine is known, including a propeller with hollow blades mounted on the shaft of an electric power generator, characterized in that the wind turbine is equipped with a central diffuser for centrifugal suction and injection of air to the ends of the blades on which tangential nozzles are installed to release air and create reactive thrust. The incoming air flow is fed into the hollow blades through the central diffuser, compresses the air due to centrifugal force at the ends of the blades and is released through the tangential nozzles installed at these ends, creating a jet thrust that increases the torque on the shaft [Application for invention No. RU95114441, publication date 10.08.08 .1997, filing date 08.21.1995, IPC F03D 1/00]].

Известное устройство для преобразования энергии ветра, содержащее корпус, выполненный трубообразным, внутренняя поверхность которого выполнена с последовательным сужением и с расширением по ходу набегающего воздушного потока и, по крайней мере, часть наружной поверхности которого выполнена с расширением по ходу набегающего воздушного потока, причем внутренняя поверхность корпуса сообщена каналом с его наружной поверхностью, преобразователь, установленный внутри корпуса и выполненный с возможностью преобразования вращения лопастей ротора его турбины преимущественно в электрическую энергию, отличается тем, что внутренняя поверхность корпуса выполнена из пластин, сопряженных своими сторонами в продольном и в поперечном направлении трубообразного корпуса [Патент на полезную модель № RU35385, дата публикации 10.01.2004, дата приоритета 13.10.2003].A known device for converting wind energy containing a tube-shaped housing, the inner surface of which is made with successive narrowing and with expansion along the incoming air flow and at least part of the outer surface of which is made expanding along the incoming air flow, the inner surface the housing is communicated by the channel with its outer surface, a converter mounted inside the housing and configured to convert rotation of the blade the rotor of its turbine is predominantly electric energy, characterized in that the inner surface of the casing is made of plates joined by their sides in the longitudinal and transverse directions of the tube-shaped casing [Utility Model Patent No. RU35385, publication date 01/10/2004, priority date 10/13/2003] .

В качестве прототипа была выбрана ветроэнергоустановка карусельного типа, которая содержит корпус из четырех ребер жесткости, в котором вертикально закреплен вал с ветроколесом. Ветроколесо состоит из ротора, сообщенного с полусферическими лопастями, покрытыми фотоэлементами, при этом на корпусе расположены дополнительные фотоэлементы с возможностью корректировки их угла наклона по отношению к природному источнику света [Патент изобретение № DE29614614, дата публикации 01.02.1998, дата приоритета 10.10.1997, МПК F03D 1/06].As a prototype, a carousel-type wind turbine was selected, which contains a body of four stiffeners, in which a shaft with a wind wheel is vertically fixed. The wind wheel consists of a rotor in communication with hemispherical blades coated with photocells, while additional photocells are located on the body with the possibility of adjusting their angle of inclination with respect to a natural light source [Patent invention No. DE29614614, publication date 01.02.1998, priority date 10.10.1997, IPC F03D 1/06].

Недостатком устройства по прототипу является повышенная материалоемкость и низкая надежность при шквальных усилениях ветра, поскольку отсутствует механизм сброса избыточной кинетической энергии ветра и аварийной защиты от шквальных усилений ветра. Также недостатком известных вертикально-осевых ветроэнергоустановок карусельного типа является низкий коэффициент использования ветра (составляет 15-22%) и, как следствие, тихоходность (модуль быстроходности составляет от 1 до 2).The disadvantage of the prototype device is the increased consumption of materials and low reliability during heavy wind amplifications, since there is no mechanism for discharging excess kinetic wind energy and emergency protection from heavy wind amplifications. Also a disadvantage of the known vertical-axis wind turbines of the carousel type is the low wind utilization factor (15-22%) and, as a consequence, low-speed (speed module is from 1 to 2).

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности ветроэнергетической установки при экстремальных погодных условиях.The task of the invention is to increase the reliability and efficiency of a wind power installation in extreme weather conditions.

Технический результат заключается в повышении устойчивости при одновременном увеличении модуля быстроходности ветроэнергоустановки при экстремальных погодных условиях.The technical result is to increase stability while increasing the speed modulus of a wind power installation under extreme weather conditions.

Сущность Предлагаемого устройства заключается в следующем.The essence of the proposed device is as follows.

Ветроэнергетическая установка содержит подставку, генератор, устройство для преобразования крутящего момента в электрическую энергию и сообщенный с ним вертикальный вал, на котором расположены не менее двух полусферических лопастей. В отличие от прототипа в вертикальный вал соосно установлен дополнительный вал, при этом вертикальные валы выполнены с возможностью вращения в противоположные стороны и снабжены горизонтальными стержнями. На концах горизонтальных стержней расположены полусферические лопасти с осевым отверстием и полым усеченным конусом внутри, жестко соединенным большим основанием с отверстием, при этом меньшее основание конуса снабжено заслонкой с обратным клапаном.The wind power installation includes a stand, a generator, a device for converting torque into electrical energy and a vertical shaft connected with it, on which at least two hemispherical blades are located. Unlike the prototype, an additional shaft is coaxially mounted in the vertical shaft, while the vertical shafts are rotatable in opposite directions and are provided with horizontal rods. At the ends of the horizontal rods are hemispherical blades with an axial hole and a hollow truncated cone inside, rigidly connected by a large base to the hole, while the smaller base of the cone is equipped with a shutter with a check valve.

Длина внешнего вертикального вала меньше длины внутреннего, а разница в длине определяется в зависимости от параметров полусферических лопастей таким образом, чтобы обеспечивалась возможность беспрепятственного вращения лопастей. Крепление горизонтальных стержней на вертикальном валу осуществляется с помощью, например, шпонки, вставленной в паз вала, и фиксируется с помощью прижимных фланцев сверху и снизу. Количество лопастей может быть увеличено с целью увеличения мощности установки путем расположения на концах горизонтальных стержней дополнительных перпендикулярных стержней, на концах которых располагаются лопасти.The length of the outer vertical shaft is less than the length of the inner one, and the difference in length is determined depending on the parameters of the hemispherical blades in such a way as to enable the blades to rotate freely. The horizontal rods are mounted on a vertical shaft using, for example, a dowel inserted in the groove of the shaft and fixed using pressure flanges from above and below. The number of blades can be increased in order to increase the capacity of the installation by placing additional perpendicular rods at the ends of the horizontal rods, at the ends of which the blades are located.

Образующей лопасти может являться усеченный конус или парабола с целью упрощения процесса производства лопасти. Диаметр осевого отверстия полусферической лопасти может составлять от 1/6 до 1/3 внешнего диаметра лопасти, при этом усеченный конус может быть выполнен в виде раструба или, например, сопла Лаваля. Диаметр большего основания раструба совпадает с диаметром отверстия в лопасти, а диаметр меньшего основания раструба составляет от 0 до 0,9 от диаметра отверстия в лопасти. Меньшее основание раструба может быть снабжено выступами для более плотного прилегания подвижного обратного клапана к отверстию. Лопасти и раструб могут быть дополнительно снабжены отверстиями диаметром от 1/6 до 1/3 от диаметра миделевого сечения лопасти в количестве 4+N штук, расположенными симметрично на внешней поверхности лопасти и раструба в их верхней, нижней и боковых частях, при этом отверстия в лопасти снабжены трубами любой формы, сообщенными с отверстиями в раструбе. Трубы, соединяющие отверстия в лопасти и раструбе обеспечивают работоспособность ветроэнергоустановки при турбулентном движении ветрового потока.The forming blade may be a truncated cone or parabola in order to simplify the manufacturing process of the blade. The diameter of the axial hole of the hemispherical blade can be from 1/6 to 1/3 of the outer diameter of the blade, while the truncated cone can be made in the form of a socket or, for example, a Laval nozzle. The diameter of the larger base of the socket coincides with the diameter of the hole in the blade, and the diameter of the smaller base of the socket is from 0 to 0.9 of the diameter of the hole in the blade. The smaller base of the socket may be provided with protrusions for a snug fit of the movable check valve to the hole. The blades and the bell may be additionally equipped with holes with a diameter of 1/6 to 1/3 of the diameter of the mid-section of the blade in the amount of 4 + N pieces, located symmetrically on the outer surface of the blade and the bell in their upper, lower and lateral parts, while the holes in the blades are equipped with pipes of any shape in communication with the holes in the socket. Pipes connecting the holes in the blades and the socket ensure the operability of the wind power installation with turbulent movement of the wind flow.

Возможность вращения валов в противоположные стороны осуществляется за счет того, что на горизонтальном стержне внутреннего вертикального вала лопасти расположены выходным отверстием в одну сторону, а на горизонтальном стержне внешнего вертикального вала - в противоположную. Таким образом, при любом направлении потока ветра один из вертикальных валов вращается по направлению движения часовой стрелки, а другой - против направления движения часовой стрелки за счет того, что давление при действии потока ветра на внутреннюю поверхность лопасти много больше давления при действии потока ветра с той же силой на внешнюю поверхность лопасти.The possibility of rotation of the shafts in opposite directions is due to the fact that the blades are located on the horizontal shaft of the internal vertical shaft with the outlet in one direction, and on the horizontal shaft of the external vertical shaft in the opposite direction. Thus, in any direction of the wind flow, one of the vertical shafts rotates in the direction of clockwise motion, and the other counter-clockwise rotates due to the fact that the pressure under the influence of the wind flow on the inner surface of the blade is much higher than the pressure under the action of the wind flow with the same force on the outer surface of the blade.

Заслонка представляет собой шайбу, снабженную обратным клапаном внутри раструба. Клапан может представлять собой пластину на пружинах, расположенных на противоположных сторонах заслонки в отдельных корпусах. При этом крепление пластины к заслонке осуществляется с помощью шпилек, сообщенных с пружинами, а внутри корпусов для пружин выполнено отверстие для движения шпильки по нему. Работа обратного клапана обеспечивается движением шпильки в отверстии при растяжении пружины пластиной клапана, на которую действует ветровой поток. Размеры заслонки и пластины определены диаметром раструба и выступами на его меньшем основании. Крепление заслонки с клапаном к раструбу может осуществляться с помощью шарнира, или рычага на шарнире, или любого другого известного средства, обеспечивающего подвижное соединение заслонки и раструба.The damper is a washer equipped with a check valve inside the socket. The valve may be a plate on springs located on opposite sides of the valve in separate housings. In this case, the plate is attached to the shutter by means of pins in communication with the springs, and a hole is made inside the spring housings for the stud to move along it. The operation of the check valve is ensured by the movement of the stud in the hole when the spring is stretched by the valve plate, which is affected by the wind flow. The dimensions of the shutter and plate are determined by the diameter of the bell and the protrusions on its smaller base. The flap with the valve can be fastened to the socket by means of a hinge, or a lever on the hinge, or any other known means providing a movable connection between the flap and the socket.

С целью увеличения хода обратного клапана он может быть дополнительно снабжен ветровым экраном. Ветровой экран может быть выполнен в виде полого цилиндра, одно из оснований которого снабжено шайбой, а другое ступицей, с помощью которой осуществляется крепление ветрового экрана к пластине клапана. При этом шайба жестко соединена с цилиндром по внутреннему диаметру, который совпадает с диаметром цилиндра, а основание ступицы меньше диаметра основания цилиндра. Основание цилиндра ветрового экрана, снабженное ступицей, может быть выполнено в виде лепестковой шайбы. Ветровой экран может быть выполнен в форме параллелепипеда, снабженного квадратной шайбой, или в любой другой известной форме, обеспечивающей тот же результат.In order to increase the stroke of the check valve, it can be additionally equipped with a wind screen. The wind screen can be made in the form of a hollow cylinder, one of the bases of which is equipped with a washer, and the other a hub, with the help of which the wind screen is attached to the valve plate. In this case, the washer is rigidly connected to the cylinder by an internal diameter that coincides with the diameter of the cylinder, and the base of the hub is smaller than the diameter of the base of the cylinder. The base of the cylinder of the wind screen, equipped with a hub, can be made in the form of a petal washer. The wind screen may be in the form of a parallelepiped equipped with a square washer, or in any other known form that provides the same result.

Площадь ветрового экрана и упругость пружин обратного клапана рассчитываются в зависимости от величины давления ветрового потока при его превышении в пределах от 0% до 15% от давления при расчетной скорости ветра до 11 м/с.The area of the wind screen and the elasticity of the check valve springs are calculated depending on the pressure of the wind flow when it is exceeded in the range from 0% to 15% of the pressure at a design wind speed of up to 11 m / s.

Наличие обратного клапана обеспечивает сброс избыточной кинетической энергии через зазор, образовавшийся между клапаном и заслонкой, при движении лопасти по ветру и повышение коэффициента использования энергии ветра при движении лопасти против ветра за счет прохождения части ветрового потока через раструб при открытом подвижном клапане. Часть ветрового потока может проходить через лепестковую шайбу, что обеспечивает дополнительный сброс кинетической энергии ветра.The presence of a non-return valve provides the discharge of excess kinetic energy through the gap formed between the valve and the shutter when the blade moves in the wind and increases the utilization of wind energy when the blade moves against the wind due to the passage of part of the wind flow through the bell with the movable valve open. Part of the wind flow can pass through the flap washer, which provides an additional discharge of kinetic wind energy.

Внешняя поверхность раструба внутри лопасти может быть снабжена ветровыми шайбами. Шайбы представляют собой полусферы с осевым отверстием, расположенные на внешней поверхности раструба с такой частотой, что внешний диаметр и диаметр осевого отверстия каждой следующей шайбы уменьшается в пределах от 0% до 20% от диаметра предыдущей шайбы по мере уменьшения диаметра раструба, что позволяет увеличить площадь соприкосновения поверхности лопасти с потоком воздуха и увеличивает коэффициент использования энергии ветра. На поверхности раструба могут быть выполнены отверстия между шайбами от 0 до L, где L - расстояние между ветровыми шайбами. Таким образом, часть ветрового потока проходит через отверстия между шайбами, что позволяет дополнительно сбрасывать излишнюю кинетическую энергию.The outer surface of the socket inside the blade can be equipped with wind washers. Washers are hemispheres with an axial hole located on the outer surface of the socket with such a frequency that the outer diameter and diameter of the axial hole of each subsequent washer decreases from 0% to 20% of the diameter of the previous washer as the diameter of the socket decreases, which allows to increase the area contact of the surface of the blade with the air flow and increases the utilization of wind energy. Holes between the washers from 0 to L can be made on the surface of the bell, where L is the distance between the wind washers. Thus, part of the wind flow passes through the holes between the washers, which allows you to additionally dump excess kinetic energy.

За счет наличия отверстий с трубами в лопасти, ветрового экрана, ветровых шайб и отверстий в раструбе, миделевое сечение лопасти остается неизменным, а площадь взаимодействия лопасти с ветровым потоком увеличивается в 1,5 раза и более, в зависимости от габаритов лопасти и количества вышеупомянутых элементов, за счет чего дополнительно увеличивается коэффициент использования энергии ветра.Due to the presence of holes with pipes in the blades, a wind screen, wind washers and holes in the socket, the mid-section of the blade remains unchanged, and the area of interaction of the blade with the wind flow increases by 1.5 times or more, depending on the dimensions of the blade and the number of the above elements due to which the wind energy utilization factor is further increased.

В качестве устройства для преобразования крутящего момента в электрическую энергию может быть использован мультипликатор с приводом. Мультипликатор содержит корпус с крышкой, внутри которого расположен горизонтальный вал, сообщенный с вертикальными вращающимися валами посредством конической зубчатой передачи. Горизонтальный вал сообщен с генератором посредством, например, клиноременной или цепной передачи через фрикционную муфту предельного момента, которая ограничивает частоту вращения ветроэнергоустановки и одновременно предохраняет генератор от чрезмерных перегрузок.As a device for converting torque into electrical energy, a multiplier with a drive can be used. The multiplier comprises a housing with a cover, inside of which there is a horizontal shaft, in communication with the vertical rotating shafts by means of a bevel gear. The horizontal shaft is in communication with the generator through, for example, a V-belt or chain transmission through a friction clutch of the limiting moment, which limits the rotational speed of the wind turbine and at the same time protects the generator from excessive overloads.

Подставка может представлять собой регулируемую стойку, содержащую четыре ножки. Ножки могут быть снабжены костылями и талрепом для увеличения устойчивости установки. Костыли могут быть выполнены Г-образной формы, при этом к каждому костылю может крепиться винтовой захват. Ветроэнергетическая установка может быть установлена на земле путем вбивания Г-образных костылей в землю или крепиться с помощью винтовых захватов к лонжеронам или, например, к металлическому багажнику на крыше транспортного средства.The stand may be an adjustable stand containing four legs. The legs can be equipped with crutches and a lanyard to increase the stability of the installation. Crutches can be L-shaped, with a screw grip attached to each crutch. The wind power installation can be installed on the ground by driving L-shaped crutches into the ground or attached using screw grippers to the side members or, for example, to a metal roof rack of the vehicle.

Ветроэнергетическая установка может быть выполнена из композиционных материалов, что позволит значительно снизить массу конструкции и обеспечить ее мобильность без снижения мощности и коэффициента использования энергии ветра.The wind power installation can be made of composite materials, which will significantly reduce the mass of the structure and ensure its mobility without reducing the power and utilization of wind energy.

Предлагаемая ветроэнергетическая установка характеризуется следующими отличительными существенными признаками:The proposed wind power installation is characterized by the following distinctive essential features:

- дополнительный внутренний вал и возможность вращения валов в противоположные стороны, что обеспечивает повышение устойчивости ветроэнергоустановки;- an additional internal shaft and the ability to rotate the shafts in opposite directions, which provides increased stability of the wind power installation;

- полусферические лопасти с осевым отверстием и полым усеченным конусом внутри, жестко соединенным большим основанием с отверстием, при этом меньшее основание конуса снабжено заслонкой с обратным клапаном, что обеспечивает возможность сброса излишней кинетической энергии ветра при одновременном увеличении коэффициента использования ветра, за счет чего повышается устойчивость и увеличивается модуль быстроходности ветроэнергоустановки.- hemispherical blades with an axial hole and a hollow truncated cone inside, rigidly connected to a large base with the hole, while the smaller base of the cone is equipped with a shutter with a check valve, which allows the discharge of excessive kinetic wind energy while increasing wind utilization, thereby increasing stability and the module increases the speed of the wind turbine.

Таким образом, за счет использования вышеописанных существенных признаков модуль быстроходности предлагаемой ветроэнергетической установки карусельного типа увеличивается более чем в 3,5 раза, что обеспечивается высоким коэффициентом использования энергии ветра - от 45 до 55%, что на 30% выше, чем у существующих аналогичных технических решений, а также высокой надежностью при экстремальных погодных условиях.Thus, due to the use of the above essential features, the speed modulus of the proposed rotary-type wind power installation is increased by more than 3.5 times, which is ensured by a high coefficient of wind energy use - from 45 to 55%, which is 30% higher than that of existing similar technical solutions, as well as high reliability in extreme weather conditions.

Совокупность вышеописанных существенных признаков обеспечивает предлагаемое устройство новыми, ранее не известными из доступных источников информации свойствами, заключающимися в высокой быстроходности и надежности вертикально-осевой ветроэнергоустановки карусельного типа, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого изобретения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».The combination of the above essential features provides the proposed device with new, previously unknown from available sources of information properties, consisting in high speed and reliability of the vertical-axis wind turbine of the carousel type, which allows us to conclude that the proposed invention meets the criteria of "novelty" and "inventive step".

Предлагаемое изобретение может быть выполнено из известных материалов с помощью известных средств, что позволяет судить о соответствии предлагаемого изобретения критерию патентоспособности «промышленная применимость».The present invention can be made of known materials using known means, which allows us to judge the compliance of the invention with the patentability criterion of "industrial applicability".

Предлагаемое устройство поясняется следующими чертежами.The proposed device is illustrated by the following drawings.

Фиг. 1 - ветроэнергетическая установка в изометрии;FIG. 1 - wind power installation in isometry;

Фиг. 2 - заслонка с обратным клапаном в разрезе;FIG. 2 - a shutter with a check valve in section;

Фиг. 3 - вид лопасти при движении по ветру;FIG. 3 - view of the blade when moving in the wind;

Фиг. 4 - вид лопасти при движении против ветра;FIG. 4 - view of the blade when moving against the wind;

Фиг. 5 - лопасти, расположенные на горизонтальных стержнях.FIG. 5 - blades located on horizontal rods.

Ветроэнергетическая установка содержит подставку I, содержащую четыре ножки с костылями 2 и талреп 3, мультипликатор с приводом 4 и два соосных вращающихся вала 5 и 6, установленные один в другой. Каждый вал снабжен горизонтальным стержнем 7, на концах которого расположены полусферические лопасти 8. На горизонтальном стержне внутреннего вала 5 лопасти расположены выходным отверстием в одну сторону, а на горизонтальном стержне внешнего вала 6 - в противоположную. Мультипликатор содержит корпус с крышкой, внутри которого расположен горизонтальный вал, сообщенный с вертикальными вращающимися валами посредством конической зубчатой передачи (не показано на чертежах). Горизонтальный вал сообщен с генератором посредством клиноременной передачи через фрикционную муфту предельного момента (не показано на чертежах). Полусферические лопасти 8 содержат осевое отверстие 9 и раструб 10 в виде полого усеченного конуса внутри, жестко соединенный большим основанием с осевым отверстием 9, при этом меньшее основание конуса снабжено заслонкой 11 с обратным клапаном 12. Заслонка 11 представляет собой шайбу, снабженную обратным клапаном 12 внутри раструба. Клапан выполнен в виде пластины 13 на пружинах 14, расположенных на противоположных сторонах заслонки в отдельных корпусах 15. При этом крепление пластины 13 к заслонке 11 осуществляется с помощью шпилек 16, сообщенных с пружинами 14, а внутри корпусов 15 для пружин выполнено отверстие для движения по нему шпильки 16. Обратный клапан 12 снабжен ветровым экраном 18, выполненным в виде полого цилиндра, одно из оснований которого снабжено шайбой 19, а другое - ступицей 20, с помощью которой осуществляется крепление ветрового экрана 18 к пластине клапана 13. При этом шайба 19 жестко соединена с цилиндром по внутреннему диаметру, который совпадает с диаметром цилиндра, а основание ступицы 20 меньше диаметра основания цилиндра. Основание цилиндра ветрового экрана, снабженное ступицей 20, выполнено в виде лепестковой шайбы 21. Подвижное соединение заслонки 11 с клапаном 12 к раструбу обеспечивается рычагом на шарнире 22. На внешней поверхности раструба расположены ветровые шайбы 23, выполненные в виде полусфер с осевым отверстием, с такой частотой, что диаметр каждой следующей шайбы уменьшается в пределах от 0% до 20% от диаметра предыдущей шайбы по мере уменьшения диаметра раструба 10, при этом на поверхности раструба между шайбами выполнены отверстия 24.The wind power installation includes a stand I, containing four legs with crutches 2 and a lanyard 3, a multiplier with a drive 4 and two coaxial rotating shafts 5 and 6, installed one into the other. Each shaft is equipped with a horizontal rod 7, at the ends of which hemispherical blades are located 8. On the horizontal rod of the inner shaft 5, the blades are located with the outlet in one direction, and on the horizontal rod of the outer shaft 6 - in the opposite direction. The multiplier includes a housing with a cover, inside of which there is a horizontal shaft, connected with the vertical rotating shafts by means of a bevel gear (not shown in the drawings). The horizontal shaft is in communication with the generator by means of a V-belt transmission of a limit torque (not shown in the drawings) through a friction clutch. Hemispherical blades 8 contain an axial hole 9 and a bell 10 in the form of a hollow truncated cone inside, rigidly connected with a large base to the axial hole 9, while the smaller base of the cone is provided with a shutter 11 with a check valve 12. The shutter 11 is a washer equipped with a check valve 12 inside bell The valve is made in the form of a plate 13 on springs 14 located on opposite sides of the valve in separate housings 15. Moreover, the plate 13 is attached to the valve 11 by means of studs 16 connected to the springs 14, and an opening for movement along the studs 16. The non-return valve 12 is provided with a wind screen 18 made in the form of a hollow cylinder, one of the bases of which is equipped with a washer 19, and the other with a hub 20, by means of which the wind screen 18 is fixed to the valve plate 13. and this washer 19 is rigidly connected to the cylinder by an inner diameter that matches the diameter of the cylinder, and the base of the hub 20 is smaller than the diameter of the base of the cylinder. The base of the cylinder of the wind screen, equipped with a hub 20, is made in the form of a petal washer 21. The movable connection of the shutter 11 with the valve 12 to the socket is provided by a lever on the hinge 22. On the outer surface of the socket there are wind washers 23 made in the form of hemispheres with an axial hole, with such the frequency that the diameter of each subsequent washer decreases from 0% to 20% of the diameter of the previous washer as the diameter of the bell 10 decreases, while holes 24 are made on the surface of the bell between the washers.

Принцип действия предлагаемой лопасти в составе ветроэнергетической установки заключается в следующем.The principle of operation of the proposed blades as part of a wind power installation is as follows.

Давление на внутреннюю конструкцию лопасти много больше при ее движении по ветру, чем лобовое давление на внешнюю поверхность лопасти, расположенной на другом конце данного горизонтального стержня, за счет этого вертикальные валы, на которых расположены горизонтальные стержни с лопастями, вращаются в противоположные стороны. При увеличении скорости потока ветра до 11 м/с, под действием давления ветрового потока на ветровой экран 18 и обратный клапан 12 лопасти, движущейся по ветру, преодолевая силу упругости пружин 14, обратный клапан 12 приоткрывается и в образовавшийся зазор между пластиной клапана 13 и заслонкой 11, а также через отверстия в раструбе 24 между ветровыми шайбами 23, проходит часть ветрового потока. Под действием давления потока ветра на лопасть, движущуюся против ветра, заслонка 11 с обратным клапаном 12 поворачивается на шарнире рычага 22 и часть ветрового потока проходит сквозь лопасть через раструб 10. Кинетическая энергия вращения лопастей на горизонтальных валах 7 преобразуется путем передачи вращательного момента через клиноременную передачу и фрикционную муфту предельного момента на генератор.The pressure on the inner structure of the blade is much greater when it moves in the wind than the frontal pressure on the outer surface of the blade located at the other end of this horizontal rod, due to this the vertical shafts on which the horizontal rods with blades are located rotate in opposite directions. When the wind speed increases to 11 m / s, under the influence of the pressure of the wind flow on the wind screen 18 and the non-return valve 12 of the blade moving in the wind, overcoming the elastic force of the springs 14, the non-return valve 12 opens and into the gap formed between the valve plate 13 and the shutter 11, and also through the openings in the socket 24 between the wind washers 23, a part of the wind flow passes. Under the influence of pressure of the wind flow on the blade, moving against the wind, the valve 11 with a check valve 12 rotates on the hinge of the lever 22 and part of the wind flow passes through the blade through the bell 10. The kinetic energy of rotation of the blades on the horizontal shafts 7 is converted by transmitting torque through a V-belt transmission and a friction clutch of the limiting moment to the generator.

Claims (11)

1. Ветроэнергетическая установка, содержащая подставку, генератор, устройство для преобразования крутящего момента в электрическую энергию и сообщенный с ним вертикальный вал, на котором расположены не менее двух полусферических лопастей, отличающаяся тем, что в вертикальный вал соосно установлен дополнительный вал, при этом вертикальные валы выполнены с возможностью вращения в противоположные стороны и снабжены горизонтальными стержнями, на концах горизонтальных стержней расположены полусферические лопасти с осевым отверстием и полым усеченным конусом внутри, жестко соединенным большим основанием с отверстием, при этом меньшее основание конуса снабжено заслонкой с обратным клапаном.1. A wind power installation comprising a stand, a generator, a device for converting torque to electrical energy and a vertical shaft connected to it, on which at least two hemispherical blades are located, characterized in that an additional shaft is coaxially mounted in the vertical shaft, while the vertical shafts made with the possibility of rotation in opposite directions and equipped with horizontal rods, at the ends of horizontal rods are hemispherical blades with an axial hole and a truncated cone inside, rigidly connected by a large base to the hole, while the smaller base of the cone is equipped with a shutter with a check valve. 2. Ветроэнергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что диаметр осевого отверстия составляет от 1/6 до 1/3 внешнего диаметра лопасти.2. Wind power installation according to claim 1, characterized in that the diameter of the axial hole is from 1/6 to 1/3 of the outer diameter of the blade. 3. Ветроэнергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что лопасть и полый усеченный конус снабжены отверстиями, при этом отверстия в лопасти сообщены трубами с отверстиями в полом усеченном конусе.3. Wind power installation according to claim 1, characterized in that the blade and the hollow truncated cone are provided with holes, while the holes in the blades are communicated by pipes with holes in the hollow truncated cone. 4. Ветроэнергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что заслонка представляет собой шайбу, снабженную обратным клапаном внутри полого усеченного конуса.4. Wind power installation according to claim 1, characterized in that the damper is a washer equipped with a check valve inside a hollow truncated cone. 5. Ветроэнергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что обратный клапан представляет собой пластину на пружинах, расположенных на противоположных сторонах заслонки в отдельных корпусах.5. Wind power installation according to claim 1, characterized in that the check valve is a plate on springs located on opposite sides of the damper in separate housings. 6. Ветроэнергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что крепление заслонки с клапаном к полому усеченному конусу осуществляется с помощью рычага на шарнире.6. Wind power installation according to claim 1, characterized in that the fastening of the valve with the valve to the hollow truncated cone is carried out using a lever on the hinge. 7. Ветроэнергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что обратный клапан снабжен ветровым экраном.7. Wind power installation according to claim 1, characterized in that the check valve is equipped with a wind screen. 8. Ветроэнергетическая установка по п. 7, отличающаяся тем, что ветровой экран выполнен в виде полого цилиндра, одно из оснований которого снабжено шайбой, а другое выполнено в виде лепестковой шайбы и снабжено ступицей для крепления ветрового экрана к пластине обратного клапана.8. Wind power installation according to claim 7, characterized in that the wind screen is made in the form of a hollow cylinder, one of the bases of which is equipped with a washer, and the other is made in the form of a flap washer and provided with a hub for attaching the wind screen to the check valve plate. 9. Ветроэнергетическая установка по п. 1, отличающаяся тем, что внешняя поверхность полого усеченного конуса внутри лопасти снабжена ветровыми шайбами.9. Wind power installation according to claim 1, characterized in that the outer surface of the hollow truncated cone inside the blade is equipped with wind washers. 10. Ветроэнергетическая установка по п. 9, отличающаяся тем, что шайбы представляют собой полусферы с осевым отверстием, расположенные на внешней поверхности полого усеченного конуса с такой частотой, что внешний диаметр и диаметр осевого отверстия каждой следующей шайбы уменьшается по мере уменьшения диаметра полого усеченного конуса.10. The wind power plant according to claim 9, characterized in that the washers are hemispheres with an axial hole located on the outer surface of the hollow truncated cone with such a frequency that the outer diameter and the diameter of the axial hole of each subsequent washer decreases as the diameter of the hollow truncated cone decreases . 11. Ветроэнергетическая установка по п. 9, отличающаяся тем, что на поверхности полого усеченного конуса могут быть выполнены отверстия между шайбами, диаметр которых не более расстояния между ветровыми шайбами.11. Wind power installation according to claim 9, characterized in that on the surface of the hollow truncated cone can be made holes between the washers, the diameter of which is not more than the distance between the wind washers.
RU2016123500A 2016-06-14 2016-06-14 Wind power plant RU2622728C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123500A RU2622728C1 (en) 2016-06-14 2016-06-14 Wind power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016123500A RU2622728C1 (en) 2016-06-14 2016-06-14 Wind power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2622728C1 true RU2622728C1 (en) 2017-06-19

Family

ID=59068537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016123500A RU2622728C1 (en) 2016-06-14 2016-06-14 Wind power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2622728C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3942025A (en) * 1974-04-22 1976-03-02 Zaisui Ri Process for storing electricity for a fast advancing conveyance and device for storing such electricity
RU2072444C1 (en) * 1994-12-27 1997-01-27 Константин Николаевич Балякин Cap-shaped wind wheel
RU2268396C2 (en) * 2001-04-12 2006-01-20 Ченьвень ХУАН Method and device for generating electric power by converting energy of compressed air flow
RU2280192C2 (en) * 2001-04-12 2006-07-20 Вениамин Яковлевич Вейнберг Wind converter
RU2413870C1 (en) * 2009-11-20 2011-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" (АГУ) Rotor-type windmill
CN103161659A (en) * 2011-12-16 2013-06-19 洛阳市丰热机械有限公司 Through headwind type wind cup and wind collecting plate
RU2501974C1 (en) * 2012-07-23 2013-12-20 Александр Геннадьевич Рябинин Rotor-type windmill

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3942025A (en) * 1974-04-22 1976-03-02 Zaisui Ri Process for storing electricity for a fast advancing conveyance and device for storing such electricity
RU2072444C1 (en) * 1994-12-27 1997-01-27 Константин Николаевич Балякин Cap-shaped wind wheel
RU2268396C2 (en) * 2001-04-12 2006-01-20 Ченьвень ХУАН Method and device for generating electric power by converting energy of compressed air flow
RU2280192C2 (en) * 2001-04-12 2006-07-20 Вениамин Яковлевич Вейнберг Wind converter
RU2413870C1 (en) * 2009-11-20 2011-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" (АГУ) Rotor-type windmill
CN103161659A (en) * 2011-12-16 2013-06-19 洛阳市丰热机械有限公司 Through headwind type wind cup and wind collecting plate
RU2501974C1 (en) * 2012-07-23 2013-12-20 Александр Геннадьевич Рябинин Rotor-type windmill

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2005330092B2 (en) Wind power conversion apparatus driven by fly wheel
KR100954760B1 (en) Windmill for a wind power aerogenerator
EA015695B1 (en) Multi-rotor windmill and method of operation thereof
US20130093191A1 (en) Vertical axis wind turbine
CA2918621A1 (en) Wind turbine with blades at dihedral angles (psp)
US20090155074A1 (en) Vertical axis turbine
RU2622728C1 (en) Wind power plant
RU173789U1 (en) BLADE OF A WIND POWER PLANT
AU2008222708B2 (en) Hubless windmill
EP2075460A3 (en) Coaxial rotor windmill and method of increasing kinetic eneergy of the flow
US20120082562A1 (en) Wind turbine
JP2009543982A (en) Wind power generator
RU136100U1 (en) COMBINED WIND ENGINE
WO2006096091A1 (en) Wind plant
CN203362390U (en) Centrifugal variable pitch wind driven generator
RU2667860C1 (en) Conveyor windmill
KR101061315B1 (en) Wind generator that varies air resistance according to wind speed
CN103352801A (en) Centrifugal variable-pitch wind driven generator
RU2447319C2 (en) Wind power plant "cascade"
KR200413621Y1 (en) Windmill for a wind power generator
RU106920U1 (en) WIND POWER PLANT
RU2006665C1 (en) Rotor-type windmill
RU2347941C1 (en) Propeller-turbine
RU2364749C2 (en) Device for transformation of wind energy with flywheel drive
RU2263817C1 (en) Air trap

Legal Events

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

Effective date: 20200615