RU48598U1

RU48598U1 - WIND PANIBUDLAS STATION

Info

Publication number: RU48598U1
Application number: RU2005107994/22U
Authority: RU
Inventors: Л.И. Панибудлас; Я.М. Бабуцидзе
Original assignee: Панибудлас Леонид Иванович; Бабуцидзе Ясон Могелиевич
Priority date: 2005-03-21
Filing date: 2005-03-21
Publication date: 2005-10-27

Abstract

Полезная модель относится к области ветроэнергетики, точнее к ветроэнергетическим станциям (ВЭС). имеющим ветроколеса барабанного типа с горизонтальной осью вращения, преимущественно для установки на крыше здания. Однако ВЭС может быть использована и как отдельное сооружение. ВЭС содержит основание 1, установленные на нем ветроколеса 2, входные направляющие аппараты с конфузорными соплами 3, 4, расположенными с противоположных сторон колес 2, генератор электрической энергии (не показан), кинематически связанный с колесами 2, жалюзи 5, установленные на входе сопел 3, 4. Сопла 3, 4 образованы экранами 6, 7, 8, 9. В качестве одного из нижних экранов 7 может быть использован скат крыши, на которой устанавливается ВЭС. Отдельные ветроколеса 2 связаны между собой муфтами и валами. При работе ВЭС ряд ветроколес 2 устанавливается конфузорными соплами 4 навстречу преимущественным среднемноголетним ветрам в данной местности. Воздушный поток ускоряется в конфузорном сопле 4 и, попадая на верхние лопасти ветроколес 2, вращает их. Поскольку колеса 2 вращаются синхронно за счет кинематической связи между собой, то вся группа создает суммарный крутящий момент и передает его по единой кинематической связи на генератор, который и вырабатывает электрическую энергию. В случае усиления ветра до штормовых величин жалюзи 5 перекрывают вход сопел 3, 4 и колеса 2 выводятся из-под штормового ветра. Сезонная смена среднемноголетних ветров, как правило, меняет направление ветра на прямо противоположное, в этом случае работает сопло 3, направляя воздушный поток в нижнюю часть ветроколес 2, и они вращаются в ту же сторону.The utility model relates to the field of wind energy, more specifically to wind power stations (wind farms). having drum-type wind wheels with a horizontal axis of rotation, mainly for installation on the roof of a building. However, a wind farm can be used as a separate structure. A wind farm includes a base 1, wind wheels 2 mounted on it, input guide vanes with confuser nozzles 3, 4 located on opposite sides of wheels 2, an electric energy generator (not shown) kinematically connected to wheels 2, shutters 5 installed at the inlet of nozzles 3 , 4. Nozzles 3, 4 are formed by screens 6, 7, 8, 9. As one of the lower screens 7, a roof slope can be used on which a wind farm is installed. Separate wind wheels 2 are interconnected by couplings and shafts. When operating a wind farm, a number of wind wheels 2 are installed by confuser nozzles 4 towards the prevailing long-term average winds in the area. The air flow is accelerated in the confuser nozzle 4 and, falling on the upper blades of the wind wheel 2, rotates them. Since the wheels 2 rotate synchronously due to the kinematic connection between themselves, the whole group creates a total torque and transfers it via a single kinematic connection to a generator that generates electrical energy. In the case of wind amplification to stormy values, the blinds 5 block the entrance of the nozzles 3, 4 and the wheels 2 are removed from under the gale. The seasonal change in mean annual winds, as a rule, changes the direction of the wind to the exact opposite, in this case the nozzle 3 works, directing the air flow to the lower part of the wind wheels 2, and they rotate in the same direction.

Description

Полезная модель относится к области ветроэнергетики, точнее к ветроэнергетическим станциям (ВЭС), имеющим ветроколеса барабанного типа с горизонтальной осью вращения, преимущественно для установки на крыше здания. Однако ВЭС может быть использована и как отдельное сооружение.The utility model relates to the field of wind energy, more specifically to wind power stations (wind farms) having drum-type wind wheels with a horizontal axis of rotation, mainly for installation on the roof of a building. However, a wind farm can be used as a separate structure.

Известна ВЭС с ветроколесами барабанного типа, содержащая входной направляющий аппарат в виде экранов для ускорения набегающего потока и генератор электрической энергии, кинематически связанный с ветроколесами (см. авторское свидетельство SU №1564375, F 03 D 3/02, 1988 г.).A wind turbine with drum-type wind wheels is known, containing an input guiding device in the form of screens for accelerating the incoming flow and an electric energy generator kinematically connected with wind wheels (see copyright certificate SU No. 1564375, F 03 D 3/02, 1988).

Недостатками известной ВЭС является наличие подвижной траверсы, на которой установлены ветроколеса, и флюгеров для поворота траверсы на ветер, что значительно усложняет конструкцию и снижает надежность станции. Кроме того, дальнейшее наращивание единичной мощности ВЭС за счет установки дополнительных ветроколес затруднено вследствие ограниченной несущей способности траверсы.The disadvantages of the known wind farm are the presence of a movable beam, on which wind wheels are mounted, and weathercocks for turning the beam in the wind, which greatly complicates the design and reduces the reliability of the station. In addition, the further increase in the unit capacity of the wind farm due to the installation of additional wind wheels is difficult due to the limited bearing capacity of the beam.

Задачей полезной модели является упрощение конструкции, повышение надежности и придание возможности наращивания единичной мощности ВЭС за счет установки дополнительных ветроколес.The objective of the utility model is to simplify the design, increase reliability and make it possible to increase the unit capacity of wind farms by installing additional wind wheels.

В основе решения поставленной задачи лежит техническое противоречие - с одной стороны необходимо обеспечить энергетическое развитие ВЭС, с другой - не снизить показатели надежности, не усложняя конструкцию ВЭС.The solution to this problem is based on a technical contradiction - on the one hand, it is necessary to ensure the energy development of wind farms, and on the other, not to reduce reliability indicators without complicating the design of wind farms.

Поставленная задача решается тем, что в известной ВЭС, преимущественно для установки на крыше здания, содержащей ветроколеса барабанного типа, входные направляющие аппараты с конфузорными соплами в виде экранов, генератор электрической энергии кинематически связанный с ветроколесами, согласно полезной модели, ветроколеса The problem is solved in that in the known wind farm, mainly for installation on the roof of a building containing drum-type wind wheels, input guiding devices with confuser nozzles in the form of screens, an electric energy generator kinematically connected with wind wheels, according to a utility model, a wind wheel

установлены последовательно торцами друг к другу с возможностью вращения относительно горизонтальной оси и кинематически связаны между собой, входные направляющие аппараты расположены горизонтально, причем с одной стороны конфузорные сопла направлены в верхнюю часть ветроколес, а с противоположной стороны - в нижнюю часть ветроколес, а на входе входных направляющих аппаратов установлены жалюзи.mounted sequentially with the ends to each other with the possibility of rotation relative to the horizontal axis and kinematically connected with each other, the input guide vanes are horizontal, with the confusor nozzles directed to the upper part of the wind wheels on one side, and to the lower part of the wind wheels on the opposite side, and at the input guiding devices installed blinds.

Варианты ВЭС предусматривают расположение ветроколес в виде замкнутого в плане контура (многогранника) или пересекающихся рядов.Wind farm options provide for the location of the wind wheels in the form of a closed loop (polyhedron) or intersecting rows.

Другие варианты ВЭС предусматривают многоэтажную установку подобных контуров ветроколес.Other wind farm options include a multi-story installation of similar wind wheel circuits.

В одном из вариантов в качестве экранов, образующих нижнюю поверхность конфузорных сопел, может быть использован скат крыши здания, на котором установлена ВЭС.In one embodiment, the roof slope of the building on which the wind farm is installed can be used as screens forming the lower surface of the confuser nozzles.

Установка ветроколес в ряд с возможностью вращения относительно горизонтальной оси торцами друг к другу с кинематической связью между собой, а также двустороннее горизонтальное расположение входных направляющих аппаратов дает возможность использовать ветра преимущественного направления в данной местности, т.е. обойтись без флюгеров и поворотных устройств, ориентирующих ВЭС на ветер, что упрощает конструкцию и повышает надежность ВЭС. Кроме того, рядовая установка ветроколес позволяет наращивать мощность ВЭС за счет присоединения дополнительных ветроколес к обоим концам ряда.Installing the wind wheels in a row with the possibility of rotation relative to the horizontal axis with their ends facing each other with a kinematic connection between each other, as well as a two-sided horizontal arrangement of input guide vanes, makes it possible to use winds of preferential direction in a given area, i.e. dispense with weathercocks and rotary devices orienting the wind farm to the wind, which simplifies the design and increases the reliability of the wind farm. In addition, the ordinary installation of wind wheels allows you to increase the power of the wind farm by attaching additional wind wheels to both ends of the row.

Расположение ветроколес в виде замкнутого в плане контура (многогранника) или пересекающихся рядов позволяет улавливать отдельными сторонами многогранника ветра разных направлений.The location of the wind wheels in the form of a closed loop (polyhedron) or intersecting rows allows you to catch the individual sides of the polyhedron of wind in different directions.

Многоэтажная установка подобных контуров ветроколес дает возможность наращивать мощность ВЭС при компактном расположении на ограниченной площади.The multi-storey installation of such circuits of wind wheels makes it possible to increase the power of a wind farm with a compact arrangement on a limited area.

Использование скатов крыши здания, на котором установлена ВЭС, в качестве экранов, образующих нижнюю поверхность конфуэорных сопел, The use of slopes of the roof of the building on which the wind farm is installed, as screens forming the lower surface of the confueor nozzles,

также значительно упрощает и удешевляет конструкцию направляющих аппаратов.also greatly simplifies and cheapens the design of guide vanes.

Полезная модель поясняется схемами, где на фиг.1 показаны ветроколесо и направляющий аппарат в разрезе; на фиг.2, 3 - варианты ВЭС в плане; на фиг.4 - многоэтажная компоновка ВЭС.The utility model is illustrated by diagrams, where Fig. 1 shows a wind wheel and a guide apparatus in a section; figure 2, 3 - options wind farm in plan; figure 4 - multi-storey layout of the wind farm.

ВЭС содержит основание 1, установленные на нем ветроколеса 2, входные направляющие аппараты с конфузорными соплами 3, 4, расположенными с противоположных сторон колес 2, генератор электрической энергии (не показан), кинематически связанный с колесами 2, жалюзи 5, установленные на входе сопел 3, 4. Сопла 3, 4 образованы экранами 6, 7, 8, 9. В качестве одного из нижних экранов 7 может быть использован скат крыши, на которой устанавливается ВЭС. Форма и размер лопастей ветроколес 2 выбирается в соответствии с ветровыми условиями данной местности, расположением площадки ВЭС и другими факторами и может быть, например, выбрана в виде ротора Савониуса. Размеры, соотношение и углы установки экранов 6, 7, 8, 9, образующих конфузорные сопла 3,4 входных направляющих аппаратов, подбираются расчетным путем. Отдельные ветроколеса 2 связаны между собой традиционными конструктивными узлами - муфтами и валами.A wind farm includes a base 1, wind wheels 2 mounted on it, input guide vanes with confuser nozzles 3, 4 located on opposite sides of wheels 2, an electric energy generator (not shown) kinematically connected to wheels 2, shutters 5 installed at the inlet of nozzles 3 , 4. Nozzles 3, 4 are formed by screens 6, 7, 8, 9. As one of the lower screens 7, a roof slope can be used on which a wind farm is installed. The shape and size of the blades of the wind wheels 2 is selected in accordance with the wind conditions of the given area, the location of the wind farm site and other factors, and can, for example, be selected in the form of a Savonius rotor. The sizes, ratio and installation angles of screens 6, 7, 8, 9, forming confusor nozzles of 3.4 input guide vanes, are selected by calculation. Separate wind wheels 2 are interconnected by traditional structural units - couplings and shafts.

В варианте установки ВЭС в виде замкнутого контура, группа ветроколес 2 работает на один генератор, а все генераторы электрически связаны в силовой сети.In the option of installing a wind farm in the form of a closed loop, the group of windwheels 2 operates on one generator, and all the generators are electrically connected in the power network.

Таким же образом формируются группы ветроколес 2 и силовая электрическая сеть в многоэтажной установке.In the same way, groups of windwheels 2 and a power electric network in a multi-storey installation are formed.

ВЭС работает следующим образом. Ряд ветроколес 2 устанавливается конфузорными соплами 4 навстречу преимущественным среднемноголетним ветрам в данной местности. Воздушный поток ускоряется в конфузорном сопле 4 и, попадая на верхние лопасти ветроколес 2, вращает их. Поскольку колеса 2 вращаются синхронно за счет кинематической связи между собой, то вся группа создает суммарный крутящий момент и передает его по The wind farm operates as follows. A number of wind wheels 2 are installed by confuser nozzles 4 towards the prevailing average long-term winds in this area. The air flow is accelerated in the confuser nozzle 4 and, falling on the upper blades of the wind wheel 2, rotates them. Since the wheels 2 rotate synchronously due to the kinematic connection between themselves, the whole group creates a total torque and transmits it through

единой кинематической связи на генератор, который и вырабатывает электрическую энергию. Далее электроэнергия стабилизируется известными способами по напряжению и частоте и подается потребителям - на освещение, обогрев помещений или привод различных механизмов.a single kinematic connection to a generator that produces electrical energy. Further, the electricity is stabilized by known methods in terms of voltage and frequency and is supplied to consumers - for lighting, space heating or the drive of various mechanisms.

В случае усиления ветра до штормовых величин жалюзи 5 перекрывают вход сопел 3,4 и колеса 2 выводятся из-под штормового ветра.In the case of wind amplification to stormy values, the blinds 5 block the entrance of the nozzles 3.4 and the wheels 2 are removed from the gale.

Сезонная смена среднемноголетних ветров, как правило, меняет направление ветра на прямо противоположное, в этом случае работает сопло 3, направляя воздушный поток в нижнюю часть ветроколес 2, и они вращаются в ту же сторону.The seasonal change in mean annual winds, as a rule, changes the direction of the wind to the exact opposite, in this case the nozzle 3 works, directing the air flow to the lower part of the wind wheels 2, and they rotate in the same direction.

В замкнутом контуре отдельные группы ветроколес 2 улавливают ветра разных направлений и за счет этого ВЭС в целом постоянно вырабатывает электроэнергию. Такой вариант особенно подходит для животноводческих комплексов, имеющих форму квадрата, прямоугольника. Для комплексов с пересекающимися зданиями предназначена крестообразная форма ВЭС.In a closed loop, separate groups of windwheels 2 pick up winds of different directions and due to this a wind farm as a whole constantly generates electricity. This option is especially suitable for livestock complexes having the shape of a square, rectangle. For complexes with intersecting buildings, the cross-shaped shape of the wind farm is intended.

Отдельные ВЭС целесообразно монтировать в виде многоэтажных сооружений, где каждый этаж сформирован в виде замкнутого или крестообразного контура, подобного предыдущему и последующему контуру. Ветроколеса 2 работают отдельными группами, поэтажно или в пределах отдельных вертикальных сборок.It is advisable to install individual wind farms in the form of multi-story buildings, where each floor is formed in the form of a closed or cross-shaped contour similar to the previous and subsequent contours. Windwheels 2 work in separate groups, floor-by-floor or within separate vertical assemblies.

С целью ремонта и технического обслуживания ВЭС, предусмотрено поэтажное или порядное отключение ветроколес, при этом ВЭС не прекращает выдавать электроэнергию.For the purpose of repair and maintenance of a wind farm, a wind-driven floor-by-stage or orderly shutdown of the wind wheels is provided, while the wind farm does not stop issuing electricity.

Промышленная применимость полезной модели подтверждается тем, что все узлы предложенной ВЭС могут быть произведены известными способами на обычном оборудовании.The industrial applicability of the utility model is confirmed by the fact that all nodes of the proposed wind farm can be produced by known methods using conventional equipment.

Claims

1. Wind power station, mainly for installation on the roof of the building, containing drum-type wind turbines, input guiding devices with confuser nozzles in the form of screens, an electric energy generator kinematically connected to the wind-wheels, characterized in that the wind-wheels are mounted sequentially with ends facing each other with the possibility of rotation relative to the horizontal axis and kinematically connected to each other, the input guide vanes are located horizontally, with confusor nozzles on one side directed windwheels upper part, and on the opposite side - in the lower part windwheels, and inlet guide vanes mounted input shutters.

2. Wind power station under item 1, characterized in that the wind wheels are installed in the form of a closed loop (polyhedron).

3. Wind power station under item 1, characterized in that the wind wheels are installed in the form of intersecting rows.

4. Wind power station according to claim 1, characterized in that the wind wheels are installed in the form of floors of similar wind wheel circuits.

5. Wind power station according to claim 1, characterized in that the slope of the roof of the building on which the wind farm is installed is used as screens forming the lower surface of the confuser nozzles.