RU2778103C1 - Wind turbine for injecting air into the pool water (variants) - Google Patents

Wind turbine for injecting air into the pool water (variants) Download PDF

Info

Publication number
RU2778103C1
RU2778103C1 RU2021123934A RU2021123934A RU2778103C1 RU 2778103 C1 RU2778103 C1 RU 2778103C1 RU 2021123934 A RU2021123934 A RU 2021123934A RU 2021123934 A RU2021123934 A RU 2021123934A RU 2778103 C1 RU2778103 C1 RU 2778103C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
pipe
water
wind turbine
blades
Prior art date
Application number
RU2021123934A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Ильич Попов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Application granted granted Critical
Publication of RU2778103C1 publication Critical patent/RU2778103C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: wind power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to wind power engineering and can be applied to inject air, including oxygen-enriched air, into the water of rivers, lakes, sewage treatment facilities of enterprises to improve the environmental condition thereof. In a wind turbine with blades and a vertical axis of rotation, made in the form of a pipe, an air-accumulating container covered at the top, equipped with spring-loaded, inward-opening flaps, is installed between the blades. A rotary vertical axial pipe placed on a load-bearing support by means of bearings is secured in the container by one end and has perforations (holes) for the input of air thereto; and a fixed pipe, also secured on the support, is connected coaxially with the lower part of said pipe via a packing seal, wherein air-distributing hoses with perforations (holes) for the output of air to the water, placed in water, are connected to the outlet of said pipe.
EFFECT: ensured autonomous supply of air to water bodies.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к ветродвигательным установкам, предназначенным для нагнетания кислорода воздуха в воду бассейнов очистных сооружений или в воду рек, озер и прудов, требующих экологического оздоровления их флоры и фауны. SUBSTANCE: invention relates to wind turbines intended for injection of atmospheric oxygen into the water of treatment facilities pools or into the water of rivers, lakes and ponds requiring ecological improvement of their flora and fauna.

Известны многочисленные подобные установки, содержащие в качестве привода ветроколеса, а в качестве исполнительного механизма различного вида компрессоры или насосы. Numerous similar installations are known, containing wind turbines as a drive, and various types of compressors or pumps as an actuator.

Известно, например, «Ветроколесо и головка автоматического агрегата с мембранным компрессором», [1], Шефтер Я. И. Использование энергии ветра. М, 1983, рис. 5.14, с.93. It is known, for example, "Wind wheel and the head of an automatic unit with a membrane compressor", [1], Shefter Ya. I. Use of wind energy. M, 1983, fig. 5.14, p.93.

Данная устройство содержит ветроустановку, ветроколесо которой механически соединено с мембранным компрессором, содержащим четыре рабочие камеры с всасывающими и нагнетающими воздух клапанами. This device contains a wind turbine, the wind wheel of which is mechanically connected to a membrane compressor containing four working chambers with air intake and discharge valves.

Недостатками данной установки являются значительная сложность конструкции, требующая постоянного обслуживания. Кроме того, пропеллерные (репеллерные) ветроколеса требуют для эффективной работы среднегодовые скорости ветра более 5 метров в секунду, что достаточно редко встречается на равнинных территориях РФ. The disadvantages of this installation are the significant complexity of the design, requiring constant maintenance. In addition, propeller (repeller) wind wheels require average annual wind speeds of more than 5 meters per second for efficient operation, which is quite rare in the flat territories of the Russian Federation.

Известна также установка для производства сжатого воздуха, использующая ветроколесо типа Дарье, нагруженное на винтовой компрессор, содержащая также конфузорный канал и аккумулятор сжатого воздуха [2], Кухарцев В. В., Спиридонов А. Г. Проблемы производства сжатого воздуха с помощью ветроустановок (МЭИ), «Промышленная энергетика», № 4, 2001, с. 40. There is also known an installation for the production of compressed air using a wind wheel of the Darrieus type, loaded on a screw compressor, also containing a confuser channel and a compressed air accumulator [2], Kukhartsev V. V., Spiridonov A. G. Problems of compressed air production using wind turbines (MPEI ), "Industrial Energy", No. 4, 2001, p. 40.

Недостатком этого устройства также является значительная сложность конструкции, требующая постоянного обслуживания персоналом. Ротор Дарье, кроме того, требует предварительной раскрутки и его лопасти с самолетным профилем крыла начинают эффективно работать только при скоростях ветра более 7…8 метров в секунду. The disadvantage of this device is also the significant complexity of the design, requiring constant maintenance by personnel. The Darrieus rotor, in addition, requires preliminary spin-up and its blades with an aircraft wing profile begin to work effectively only at wind speeds of more than 7 ... 8 meters per second.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание простого по конструкции устройства, не требующего постоянного обслуживания, и способного автономно работать без подвода электроэнергии на удаленных территориях в качестве нагнетателей кислорода воздуха в воду бассейнов, нуждающихся в аэробной обработке. The objective of the invention is to eliminate these shortcomings and create a device that is simple in design, does not require constant maintenance, and is capable of autonomous operation without power supply in remote areas as air oxygen blowers into the water of pools that need aerobic treatment.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в следующем: The technical result of the invention is as follows:

- в качестве нагнетателя воздуха применена многолопастная низкооборотная роторная с вертикальной осью вращения ветроустановка, закрепленная на несущей опоре, причем ось выполнена пустотелой в виде трубы, размещенной нижней частью в среде (воде) в которую нагнетается воздух;- as an air blower, a multi-blade low-speed rotary wind turbine with a vertical axis of rotation, mounted on a bearing support, is used, and the axis is made hollow in the form of a pipe, placed by the lower part in the medium (water) into which air is injected;

- между лопастями на оси устройства установлена цилиндрическая накопительная для воздуха емкость, оснащенная подпружиненными открывающимися во внутрь емкости клапанами, причем верхняя часть пустотелой трубы размещена в емкости и имеет перфорацию (отверстия);- between the blades on the axis of the device there is a cylindrical storage tank for air, equipped with spring-loaded valves that open into the inside of the tank, and the upper part of the hollow pipe is placed in the tank and has perforations (holes);

- к пустотелой оси-трубе через сальниковое уплотнение подключена неподвижная внешняя труба, также закрепленная на несущей опоре, к нижнему концу которой присоединены распределяющие воздух шланги (трубки) с перфорацией для выхода воздуха в воду на заданные расстояния;- a fixed outer pipe is connected to the hollow axis-pipe through a stuffing box seal, also fixed on a bearing support, to the lower end of which hoses (tubes) with perforations distributing air are connected to release air into the water at specified distances;

- к внешней неподвижной трубе, оснащенной обратным клапаном, подключен ниже обратного клапана дополнительный трубопровод, соединенный через регулирующий вентиль к баллону с кислородом.- to the external fixed pipe equipped with a check valve, an additional pipeline is connected below the check valve, connected through a control valve to the oxygen cylinder.

Технический результат достигается за счет того, что в ветроустановку с лопастями и вертикальной осью вращения, выполненную в виде трубы, установлена между лопастями накопительная для воздуха закрытая с верху емкость, оснащенная подпружиненными открывающимися во внутрь клапанами, вертикальная осевая труба, размещенная посредством подшипников на несущей опоре, одним концом закреплена в емкости и имеет перфорацию для входа в нее воздуха, а соосно с нижней частью этой трубы через сальниковое уплотнение присоединена закрепленная на опоре неподвижная труба, к выходу которой присоединены распределяющие воздух и размещенные в воде шланги с перфорацией. The technical result is achieved due to the fact that in a wind turbine with blades and a vertical axis of rotation, made in the form of a pipe, a storage tank for air, closed from the top, equipped with spring-loaded valves that open inward, is installed between the blades, a vertical axial pipe placed by means of bearings on a bearing support , at one end is fixed in the container and has a perforation for air entry into it, and coaxially with the lower part of this pipe, a fixed pipe fixed on a support is connected through a stuffing box seal, to the outlet of which the perforated hoses distributing air and placed in water are connected.

Технический результат достигается также за счет того, что в неподвижную трубу установлен обратный клапан, ниже которого к трубе присоединена трубка для подачи кислорода, соединенная через регулирующий вентиль с баллоном для хранения кислорода. The technical result is also achieved due to the fact that a non-return valve is installed in the fixed pipe, below which an oxygen supply pipe is connected to the pipe, connected through a control valve to an oxygen storage cylinder.

«Ветроустановка для нагнетания воздуха в воду бассейна» представлена на чертежах, где на фиг. 1 в разрезе общий вид устройства, а на фиг. 2- вид А-А."Wind turbine for forcing air into the water of the pool" is shown in the drawings, where in Fig. 1 in section, a general view of the device, and in Fig. 2- view A-A.

Ветроустановка содержит лопасти 1 ветроколеса, например, четыре по типу роторов Савониуса, между лопастями по центру устройства размещена накопительная для воздуха и закрытая сверху емкость 2, имеющая также четыре подпружиненных для открывания во внутрь клапана 3 (фиг. 2). Опорная осевая труба 4, являющаяся осью вращения ветроустановки, закреплена в подшипниках 5 на несущей опоре 6. Верхняя часть опорной трубы, находящаяся в накопительной емкости, имеет перфорацию для входа воздуха. Распределение воздуха на большие площади водоема обеспечивают расположенная соосно с вращающейся трубой неподвижная труба 7 через сальниковое уплотнение 8 также закрепленная на несущей опоре и присоединенные к ней распределяющие воздух перфорированные (с отверстиями) гибкие шланги 9, размещенные в водной среде бассейна. The wind turbine contains blades 1 of the wind wheel, for example, four of the type of Savonius rotors, between the blades in the center of the device there is a storage tank for air and a closed top container 2, which also has four spring-loaded valves 3 for opening inside (Fig. 2). The support axial pipe 4, which is the axis of rotation of the wind turbine, is fixed in bearings 5 on the bearing support 6. The upper part of the support pipe, located in the storage tank, has a perforation for air inlet. The distribution of air over large areas of the reservoir is ensured by a stationary pipe 7 located coaxially with the rotating pipe through the stuffing box 8, also fixed on the bearing support and attached to it perforated (with holes) flexible hoses 9 distributing air, placed in the aquatic environment of the pool.

Основание 10 ветроустановки размещается над водой на платформе 11 очистных сооружений или непосредственно на льду водоема для подачи воздуха или воздуха, обогащенного кислородом в зоны замора рыбы и также для повышения жизнеспособности других аэробных водных организмов. The base 10 of the wind turbine is placed above the water on the platform 11 of the treatment plant or directly on the ice of the reservoir to supply air or oxygen-enriched air to the fish kill zones and also to increase the viability of other aerobic aquatic organisms.

При необходимости использования внешнего источника кислорода неподвижную трубу оснащают обратным клапаном 12, а ниже его в трубу вводят трубку 13 подачи кислорода через регулирующий вентиль 14 от кислородного баллона 15. If it is necessary to use an external source of oxygen, the fixed pipe is equipped with a check valve 12, and below it, an oxygen supply pipe 13 is inserted into the pipe through the control valve 14 from the oxygen cylinder 15.

«Ветроустановка для нагнетания воздуха в воду бассейна» работает следующим образом. Лопастные ветродвигатели типа Савониуса, типа Ворониных [3], а также других конструкций [4, 5, 6] c вертикальной осью вращения начинают работать при малых скоростях ветра, характерных для большинства территорий РФ. Под давлением ветрового потока V (фиг. 2) поочередно открываются подпружиненные клапаны 3, пропуская воздух в накопительную емкость 2, из которой через перфорацию верхней части осевой вращающейся трубы 4 воздух нагнетается во внутрь этой трубы. Далее, минуя сальниковое уплотнение 8 воздух поступает в не подвижную трубу 7 и через соединенные с ней гибкие шланги 9 с перфорацией распределяется по акватории водоема. "Wind turbine for forcing air into the pool water" works as follows. Vane wind turbines of the Savonius type, the Voronin type [3], as well as other designs [4, 5, 6] with a vertical axis of rotation begin to operate at low wind speeds typical for most territories of the Russian Federation. Under the pressure of the wind flow V (Fig. 2), spring-loaded valves 3 open in turn, passing air into the storage tank 2, from which, through the perforation of the upper part of the axial rotating pipe 4, air is injected into this pipe. Further, bypassing the gland seal 8, the air enters the stationary pipe 7 and through the flexible hoses 9 connected to it with perforation is distributed over the water area of the reservoir.

Для запущенных в экологическом смысле с погибающей флорой и фауной водоемов часто недостаточно подавать только воздух для их оздоровления, поэтому прибегают к насыщению кислородом подаваемого в воду воздуха. For water bodies neglected in an ecological sense with dying flora and fauna, it is often not enough to supply only air for their recovery, therefore, they resort to saturating the air supplied to the water with oxygen.

Также этот прием используют на очистных сооружениях и на других разных источниках сильно загрязненной воды. В таком случае неподвижную трубу 7 оснащают обратным клапаном 12, который не препятствует нагнетанию воздуха ветроустановкой, но не позволяет перемещаться кислороду вверх по трубе. При открывании регулируемого вентиля 14 кислород от баллона 15 поступает по трубке 13 в неподвижную трубу 7 и смешиваясь с воздухом в необходимой концентрации через распределительные шланги 9 подается в воду бассейна.Also, this technique is used in wastewater treatment plants and other different sources of heavily polluted water. In this case, the fixed pipe 7 is equipped with a check valve 12, which does not prevent the air from being pumped by the wind turbine, but does not allow oxygen to move up the pipe. When the adjustable valve 14 is opened, oxygen from the cylinder 15 enters through the tube 13 into the fixed pipe 7 and, mixing with air in the required concentration through the distribution hoses 9, is supplied to the pool water.

Предлагаемая конструкция имеет также высокий КПД, поскольку имеет только одно звено преобразования энергии ветра сразу в нагнетание воздуха в воду. В других подобных многозвенных установках производится преобразование энергии ветра сначала в механическую энергию генератора, вырабатывающего электроэнергию, а электроэнергия используется на механический привод насоса. Известно, что общий КПД многозвенных установок будет определяться перемножением КПД каждого звена и будет значительно ниже однозвенного варианта. The proposed design also has a high efficiency, since it has only one link for converting wind energy at once into forcing air into water. In other similar multi-link installations, wind energy is first converted into mechanical energy of a generator that generates electricity, and electricity is used to drive a pump mechanically. It is known that the overall efficiency of multi-link installations will be determined by multiplying the efficiency of each link and will be significantly lower than the single-link option.

В стране имеется огромное число запущенных с умирающей флорой и фауной рек, озер, хозяйственных водоемов, очистных сооружений и т. д. The country has a huge number of rivers, lakes, economic reservoirs, treatment facilities, etc., neglected with dying flora and fauna.

Предлагаемое устройство не сложно в изготовлении, не требует подвода электропитания, не нуждается в постоянном обслуживании, поэтому может располагаться на удаленных территориях. С учетом изложенного данную простую по конструкции «Ветроустановку для нагнетания воздуха в воду бассейна» можно рекомендовать для широкого применения в народном хозяйстве. The proposed device is not difficult to manufacture, does not require power supply, does not require constant maintenance, and therefore can be located in remote areas. In view of the foregoing, this simple in design "Wind turbine for pumping air into the water of the pool" can be recommended for widespread use in the national economy.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION

1. Шефтер Я. И. Использование энергии ветра. М. 1983г., 200с. Рис. 5.14, с.93: «Ветроколесо и головка автоматического агрегата с мембранным компрессором».1. Shefter Ya. I. Use of wind energy. M. 1983, 200s. Rice. 5.14, p.93: "Wind wheel and head of an automatic unit with a membrane compressor."

2. Кухарцев В. В., Спиридонов А. Г. Проблема производства сжатого воздуха с использованием ветроустановок (МЭИ). «Промышленная энергетика», № 4, 2001г., с.40…42.2. Kukhartsev V. V., Spiridonov A. G. The problem of compressed air production using wind turbines (MPEI). "Industrial Energy", No. 4, 2001, pp. 40 ... 42.

3. Воронин Я. А., Воронин А. А. Ветро-водяной двигатель. Патент на изобретение СССР № 1654, кл. 88 b, c., заявленный 02. 10. 1924г.3. Voronin Ya. A., Voronin A. A. Wind-water engine. Patent for the invention of the USSR No. 1654, class. 88 b, c., filed 02.10.1924.

4. Попов А. И. Ротор. Патент РФ № 2246634. МПК F03D 3/00.4. Popov A. I. Rotor. RF patent No. 2246634. IPC F03D 3/00.

5. Попов А. И., Щеклеин С. Е. Роторный ветродвигатель. Патент на изобретение РФ № 2464443. МПК F03D 3/06.5. Popov A. I., Shcheklein S. E. Rotary wind turbine. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2464443. IPC F03D 3/06.

6. Попов М. А., Попов Д. А., Попов А. И. Роторный ветродвигатель. Патент на полезную модель РФ № 31151. МПК F03D 1/02.6. Popov M. A., Popov D. A., Popov A. I. Rotary wind turbine. Utility model patent of the Russian Federation No. 31151. IPC F03D 1/02.

Claims (2)

1. Ветроустановка для нагнетания воздуха в воду бассейна, характеризующаяся тем, что в ветроустановку с лопастями и вертикальной осью вращения, выполненную в виде трубы, установлена между лопастями накопительная для воздуха закрытая сверху емкость, оснащенная подпружиненными открывающимися вовнутрь клапанами, вертикальная осевая труба, размещенная посредством подшипников на несущей опоре, одним концом закреплена в емкости и имеет перфорацию для входа в нее воздуха, а соосно с нижней частью этой трубы через сальниковое уплотнение присоединена закрепленная на опоре неподвижная труба, к выходу которой присоединены распределяющие воздух и размещенные в воде шланги с перфорацией.1. A wind turbine for pumping air into the pool water, characterized in that in a wind turbine with blades and a vertical axis of rotation, made in the form of a pipe, an air storage tank closed from above is installed between the blades, equipped with spring-loaded valves that open inward, a vertical axial pipe placed by means of bearings on a bearing support, at one end is fixed in the container and has a perforation for air inlet into it, and coaxially with the lower part of this pipe through the gland seal is attached a stationary pipe fixed on the support, to the outlet of which the perforated hoses distributing air and placed in water are connected. 2. Ветроустановка для нагнетания воздуха в воду бассейна, характеризующаяся тем, что в ветроустановку с лопастями и вертикальной осью вращения, выполненную в виде трубы, установлена между лопастями накопительная для воздуха закрытая сверху емкость, оснащенная подпружиненными открывающимися вовнутрь клапанами, вертикальная осевая труба, размещенная посредством подшипников на несущей опоре, одним концом закреплена в емкости и имеет перфорацию для входа в неё воздуха, а соосно с нижней частью этой трубы через сальниковое уплотнение присоединена закрепленная на опоре неподвижная труба, в которую установлен обратный клапан, ниже которого к трубе присоединена трубка для подачи кислорода, соединенная через регулирующий вентиль с баллоном для хранения кислорода.2. A wind turbine for pumping air into the pool water, characterized in that in a wind turbine with blades and a vertical axis of rotation, made in the form of a pipe, an air storage tank closed from above is installed between the blades, equipped with spring-loaded inward-opening valves, a vertical axial pipe placed by means of bearings on a bearing support, at one end it is fixed in a container and has a perforation for air to enter it, and coaxially with the lower part of this pipe through a gland seal, a stationary pipe fixed on the support is connected, into which a check valve is installed, below which a supply pipe is connected to the pipe oxygen, connected through a control valve to an oxygen storage cylinder.
RU2021123934A 2021-08-12 Wind turbine for injecting air into the pool water (variants) RU2778103C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2778103C1 true RU2778103C1 (en) 2022-08-15

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1671955A1 (en) * 1989-04-24 1991-08-23 А.Г.Дь ченко Wind power station
US7029576B2 (en) * 2001-02-06 2006-04-18 Aerodyn Engineering Gmbh Wind energy installation comprising a seawater or brackish water desalination plant
UA17940U (en) * 2006-04-25 2006-10-16 Mykola Illarionovych Trehub Wind-power unit for water aeration
CN105822520A (en) * 2016-03-30 2016-08-03 张爱军 High-lift wind power water lifting station with a compressive flow guide hood
CN104533719B (en) * 2014-10-27 2017-09-29 瑞安市源霸机械制造有限公司 A kind of double-purpose wind-driven generator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1671955A1 (en) * 1989-04-24 1991-08-23 А.Г.Дь ченко Wind power station
US7029576B2 (en) * 2001-02-06 2006-04-18 Aerodyn Engineering Gmbh Wind energy installation comprising a seawater or brackish water desalination plant
UA17940U (en) * 2006-04-25 2006-10-16 Mykola Illarionovych Trehub Wind-power unit for water aeration
CN104533719B (en) * 2014-10-27 2017-09-29 瑞安市源霸机械制造有限公司 A kind of double-purpose wind-driven generator
CN105822520A (en) * 2016-03-30 2016-08-03 张爱军 High-lift wind power water lifting station with a compressive flow guide hood

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4444279B2 (en) production equipment
US6447243B1 (en) Buoyancy prime mover
US7713032B2 (en) High pressure tide actuated fluid pump
JP2011038762A (en) Wind-powered energy saving temperature control air supply system
US20080025852A1 (en) Economical tide/wave/swell/wind/solar powered high pressure fluid pump
US20060033341A1 (en) Waterwheel powered air delivery device
RU2778103C1 (en) Wind turbine for injecting air into the pool water (variants)
CA2875345A1 (en) Floating methanization system
CN208040643U (en) A kind of piston type draws water/air pump
CN208380739U (en) Oscillaton water column type wave-power device
CN102477995A (en) Triangular rotor wind-energy water pump
CN108374774A (en) A kind of piston type draws water/air pump
JP2000257544A (en) Air energy utilization system using dams or surrounding facilities
WO2021028761A1 (en) Airlift actuated by a suction pump driven by wind energy or by sea wave energy
KR20150142078A (en) Submerged small hydro-power plant
CN203269664U (en) Water aeration oxygenation device with low power consumption and high efficiency
US5611677A (en) River pump device
CN202152304U (en) Auto-controlled oxygen increasing machine driven pneumatically by vertical-shaft windmill
KR20220148405A (en) Generation system using the Floating Power of Compressed Air
CN209226668U (en) A kind of curtain filler made of cord type biologic packing material
CN118324313B (en) A lake water aeration device based on the principle of static pressure transmission
Eslamian et al. Water Pumps for Irrigation: An Introduction
US20250146473A1 (en) Venturi wind power
Sadhu et al. The Application of Wind Power to Irrigation in Brazil
CN2406078Y (en) Device for generating electricity by utilizing sea waves and water flow