RU65580U1

RU65580U1 - DEVICE FOR TRANSFORMING ENERGY OF AIR FLOWS TO ELECTRICAL

Info

Publication number: RU65580U1
Application number: RU2007112269/22U
Authority: RU
Inventors: Вадим Леонидович Байков; Алексей Вадимович Байков
Original assignee: Вадим Леонидович Байков; Алексей Вадимович Байков
Priority date: 2007-04-02
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2007-08-10

Abstract

Предложение относится к устройствам для получения электрической энергии путем преобразования энергии воздушных потоков с помощью технических средств для отбора энергии атмосферных течений.The proposal relates to devices for generating electrical energy by converting the energy of air flows using technical means for selecting energy from atmospheric currents.

Устройство содержит корпус 4 в виде удлиненного полого цилиндра, разделенного на несколько секций: 5, 8, 10 (и более), в каждой из которых установлен агрегат для взаимодействия с набегающим атмосферным потоком - 8 и соединенный с ним генератор 9 электрического тока; корпус устройства закреплен в фундаменте 1 с помощью упрочняющих элементов 2, на фундаменте размещена временная модульная монтажная площадка 3, с которой ведут монтаж блоков устройства; агрегаты 8 имеют лопатки 18 и лопатки 16, которые ориентируют к набегающему потоку воздуха с помощью механизма 17 и тяг 22, меняя во времени углы атаки лопаток и регулируя их аэродинамическую силу при взаимодействии с атмосферными течениями, а при необходимости валы агрегатов могут быть зафиксированы с помощью тормозных механизмов 15: при техосмотре, ремонтных работах и выключении на реконструкцию. Такое выполнение устройства позволяет вести преобразование энергии атмоферных потоков в механическую и получать электроэнергию, передавая энергию вращения на привод генератора 9. А с помощью лопаток 16 и 18 возможно регулирование аэродинамических характеристик и получаемой мощности в широком заданном диапазоне в зависимости от времени года, времени суток и нагрузках в сети потребителя. Ил. - 5; Форм. - 5 п.The device comprises a housing 4 in the form of an elongated hollow cylinder, divided into several sections: 5, 8, 10 (or more), in each of which there is an assembly for interacting with the incoming atmospheric flow - 8 and an electric current generator 9 connected to it; the device case is fixed in the foundation 1 with the help of reinforcing elements 2, a temporary modular installation site 3 is placed on the foundation, from which the device blocks are mounted; units 8 have blades 18 and blades 16, which are oriented towards the incoming air flow using a mechanism 17 and rods 22, changing in time the angles of attack of the blades and adjusting their aerodynamic force when interacting with atmospheric currents, and if necessary, the shafts of the units can be fixed with braking mechanisms 15: during inspection, repair work and shutdown for reconstruction. This embodiment of the device allows you to convert the energy of atmospheric flows into mechanical and receive electricity by transmitting rotational energy to the drive of the generator 9. And with the help of blades 16 and 18 it is possible to control the aerodynamic characteristics and the received power in a wide specified range depending on the time of year, time of day and consumer network loads. Fig. - 5; Form. - 5 p.

Description

Предложение относится к устройствам для получения электрической энергии путем преобразования энергии воздушных атмосферных потоков агрегатами, взаимодействующими с генераторами электроэнергии.The proposal relates to devices for generating electrical energy by converting the energy of atmospheric air flows by units that interact with electric power generators.

В настоящее время известны принципиальные направления развития аналогичных технических решений, из которых наиболее представительным решением является устройство для получения электроэнергии, имеющее привод и генератор /Промышленное и строительное оборудование, сб. №3, 2003, М.-СПб, с.92/.At present, the principal directions of development of similar technical solutions are known, of which the most representative solution is a device for generating electricity, having a drive and a generator / Industrial and construction equipment, collection of books. No. 3, 2003, M.-SPb, p. 92 /.

Существенными и очевидными недостатками такого устройства является значительная потребность топливных компонентов (горючего и окислителя) для привода генератора электроэнергии, что отражается на повышении стоимости получаемой электроэнергии.Significant and obvious disadvantages of such a device is the significant need for fuel components (fuel and oxidizer) to drive an electric power generator, which is reflected in an increase in the cost of electricity generated.

Наиболее близким устройством для преобразования энергии воздушных потоков в электрическую является устройство, содержащее корпус, агрегат взаимодействия с набегающим атмосферным потоком, соединенный с генератором электроэнергии /RU №94039446, 04.10.1994/.The closest device for converting the energy of air flows into electrical energy is a device containing a housing, a unit for interacting with the oncoming atmospheric stream, connected to an electric power generator / RU No. 94039446, 04.10.1994 /.

Обладая определенными преимуществами перед аналогами, в частности, за счет снижения затрат на энергетические материалы, это устройство включает также недостатки, заключающиеся в его принципиальной конструкционно-технической схеме, при которой используют только пассивные потоки атмосферного воздуха и не активную энергию этого восходящего потока, что существенно снижает производительность устройства, уменьшает КПД преобразования энергии атмосферного восходящего потока и его удельных характеристик и, в конечном итоге, отражается на незначительной эффективности преобразования энергии воздушного потока в электроэнергию, повышая ее стоимость.Having certain advantages over analogues, in particular, due to lower costs for energy materials, this device also includes disadvantages consisting in its basic structural and technical scheme, in which only passive flows of atmospheric air and inactive energy of this upward flow are used, which is essential reduces the performance of the device, reduces the efficiency of energy conversion of the atmospheric ascending stream and its specific characteristics and, ultimately, is reflected in low efficiency of energy conversion of the air flow into electricity, increasing its cost.

Технической задачей и положительным результатом данного предложения является увеличение показателей преобразования энергии The technical task and the positive result of this proposal is to increase energy conversion rates

конвективных, ламинарных и динамических вихревых потоков атмосферных масс (воздуха) в энергию вращения и передачи этой энергии на привод электрогенератора при возможности оперативного выбора динамических характеристик воздушных потоков по вертикали и горизонтали и регулировании вырабатываемой мощности электрогенератором.convective, laminar and dynamic vortex flows of atmospheric masses (air) into the energy of rotation and transfer of this energy to the electric generator drive with the possibility of quick selection of the dynamic characteristics of the air flows vertically and horizontally and regulation of the generated power by the electric generator.

Это в предложении заявителя достигается за счет выполнения устройства для преобразования энергии воздушных потоков в электрическую, содержащем корпус, агрегат взаимодействия с набегающим атмосферных потоком, соединенный с генератором электроэнергии (эл. тока), и выполнении корпуса устройства в виде полого удлиненного цилиндра, ориентированного вертикально и закрепленного своим основанием в фундаменте, ствол цилиндра разделен по высоте на несколько секций, в каждой из которых размещен агрегат взаимодействия с набегающим атмосферным потоком и соединенный с ним (агрегатом) генератор электроэнергии, основание цилиндра (корпуса) оснащено упрочняющими элементами, соединяющими корпус цилиндра с фундаментом, а вершина корпуса имеет световой излучатель (излучатель света), при этом секции устройства (корпуса) оснащены лифтом, смотровыми площадками и поручнем, выполненными на каждой секции устройства.This in the proposal of the applicant is achieved through the implementation of a device for converting the energy of air flows into electrical energy, comprising a housing, an air flow interacting unit connected to an electric power generator (electric current), and making the device body in the form of a hollow elongated cylinder oriented vertically and fixed by its base in the foundation, the barrel is divided in height into several sections, in each of which there is an aggregate of interaction with the oncoming atmospheric the outflow and the electric power generator connected to it (the unit), the base of the cylinder (body) is equipped with reinforcing elements connecting the cylinder body to the foundation, and the top of the body has a light emitter (light emitter), while the sections of the device (body) are equipped with an elevator, viewing platforms and handrail made on each section of the device.

При этом агрегат выполнен в виде турбины с лопатками, имеющими механизм регулирования их угла атаки по отношению к направлению набегающего атмосферного потока.In this case, the unit is made in the form of a turbine with blades having a mechanism for regulating their angle of attack with respect to the direction of the oncoming atmospheric flow.

Также агрегат оснащен по окружности дополнительными воздухозаборными лопатками, установленными на шарнирах с зазором от лопаток турбины, при этом дополнительные лопатки имеют механизм регулирования их положения к лопаткам турбины и по углу атаки к набегающему атмосферному потоку.The unit is also equipped around the circumference with additional air intake blades mounted on hinges with a gap from the turbine blades, while the additional blades have a mechanism for adjusting their position to the turbine blades and in the angle of attack to the incoming atmospheric flow.

Также агрегаты оснащены тормозными механизмами. А основание корпуса устройства имеет временную модульную монтажную площадку.Units are also equipped with brake mechanisms. And the base of the device’s case has a temporary modular installation site.

На фиг.1 показан общий вид устройства;Figure 1 shows a General view of the device;

на фиг.2 - агрегат взаимодействия с набегающим атмосферным потоком;figure 2 - aggregate interaction with the oncoming atmospheric flow;

на фиг.3 - вид в плане на агрегат (по фиг.2);figure 3 is a plan view of the unit (figure 2);

на фиг.4 и фиг.5 приведена конструкция лопаток агрегата.figure 4 and figure 5 shows the design of the blades of the unit.

Устройство для преобразования энергии воздушных потоков в электрическую содержит фундамент 1, на который оно (устройство) опирается с помощью упрочняющих элементов 2, собранных в форме усеченной пирамиды или усеченного конуса (фиг.1); в основании имеется временно устраиваемая модульная монтажная площадка 3, с которой ведут монтаж корпуса 4 устройства в виде полого удлиненного цилиндра, разделенного на секции 5 (также: 8, 9, 10), вершина корпуса оснащена световым излучателем 6 (источником света в красном, желтом противотуманном излучении). Каждая секция оснащена смотровой площадкой 7 с поручнями для возможности проведения техосмотра, ремонта, наладки устройства, выбора режимов его работы.A device for converting the energy of air currents into electrical energy contains a foundation 1, on which it (device) is supported by reinforcing elements 2, assembled in the form of a truncated pyramid or a truncated cone (figure 1); at the base there is a temporarily arranged modular installation site 3, from which the device case 4 is mounted in the form of a hollow elongated cylinder divided into sections 5 (also: 8, 9, 10), the top of the case is equipped with a light emitter 6 (light source in red, yellow fog radiation). Each section is equipped with a viewing platform 7 with handrails for the possibility of inspection, repair, adjustment of the device, the choice of modes of operation.

В корпусе 4 устройства размещены агрегаты 8 взаимодействия с набегающими атмосферными потоками; агрегаты 8 соединены с генераторами электрической энергии (электрического тока, напряжения) 9, 10, размещенными в указанных своих секциях в корпусе устройства.In the housing 4 of the device there are aggregates 8 of interaction with incident atmospheric flows; units 8 are connected to generators of electric energy (electric current, voltage) 9, 10, located in their indicated sections in the device body.

Для обслуживания узлов и агрегатов устройство имеет лифт 11, предназначенный для поднятия (и опускания) оборудования и персонала при осмотре, техобслуживании и ремонте техоснащения устройства.For servicing nodes and assemblies, the device has an elevator 11, designed to raise (and lower) the equipment and personnel during inspection, maintenance and repair of the technical equipment of the device.

Агрегат 8 (фиг.2, фиг.3) закреплен на оси 12 вращения и с осью вращения 13 электрогенератора 9 соединен с помощью муфты 14, а для возможности остановки - имеет тормозной механизм 15.The unit 8 (figure 2, figure 3) is mounted on the axis of rotation 12 and is connected to the axis of rotation 13 of the generator 9 by means of a clutch 14, and for the possibility of stopping it has a brake mechanism 15.

Агрегат 8 имеет лопатки 16, механизм 17 регулирования их положения и ориентирования их угла атаки к набегающему атмосферному потоку и к лопаткам 18, закрепленным на валу оси 12 с помощью шарниров 19 и шарниров их поворота 20; лопатки 16 также имеют установку на шарнирах 19 и шарнир 20 поворота по углу атаки и по отношению к лопаткам 16 турбины агрегата (фиг.4, фиг.5).The unit 8 has blades 16, a mechanism 17 for regulating their position and orienting their angle of attack to the oncoming atmospheric flow and to the blades 18, mounted on the shaft of the axis 12 using hinges 19 and hinges for their rotation 20; the blades 16 also have an installation on the hinges 19 and the hinge 20 of rotation according to the angle of attack and with respect to the blades 16 of the turbine of the unit (figure 4, figure 5).

Отдельные секции (5, 8, 10) корпуса 4 в местах размещения турбин (фиг.3) имеют окна, образованные стойками 21, которые не препятствуют взаимодействию лопаток 16 и 18 с набегающим атмосферным потоком, предоставляя этому потоку свободное воздействие на эти Separate sections (5, 8, 10) of the housing 4 at the turbine locations (Fig. 3) have windows formed by struts 21 that do not interfere with the interaction of the blades 16 and 18 with the incoming atmospheric flow, providing this flow with free influence on these

лопатки 16 и 18 агрегата, ориентируемых, как указано, с помощью механизма 17 и тяг 22, соединяющим механизм с лопатками.the blades 16 and 18 of the unit, oriented, as indicated, using the mechanism 17 and rods 22 connecting the mechanism with the blades.

Устройство в объеме монтажной площадки 3 (фиг.1) имеет монтажное оборудование 23, вспомогательные помещения 24 и дополнительное подъемно-крановое оборудование 25 для снятия и монтажа агрегатов, монтируемых в конструктивную схему устройства.The device in the volume of the mounting pad 3 (Fig. 1) has mounting equipment 23, auxiliary rooms 24 and additional crane equipment 25 for removing and installing the units mounted in the design of the device.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

После полного монтажа, сборки и проверки всех механизмов устройства выбирают режим взаимодействия лопаток 16 и 18 агрегата 8 по ориентированию их между собой механизмами 17 и тягами 22 и по отношению к набегающему потоку воздуха (угол атаки лопаток), следят за показаниями характеристик, снимаемых с генераторов 9 электроэнергии (по току, напряжению, сопротивлению, мощности), используя получаемую электроэнергию по ее прямому назначению и часть - для обслуживания самого устройства: привода лифта; освещения и т.п.After complete installation, assembly and testing of all mechanisms of the device, the interaction mode of the blades 16 and 18 of the unit 8 is selected by orienting them between the mechanisms 17 and the rods 22 and with respect to the incoming air flow (angle of attack of the blades), follow the readings of the characteristics taken from the generators 9 electricity (current, voltage, resistance, power), using the received electricity for its intended purpose and part for servicing the device itself: elevator drive; lighting, etc.

Механизм 17 позволяет вести оперативный выбор режимов работы лопаток 16 и 18 агрегата 8 как по отношению к горизонтальным (фронтальным атмосферных течениям, так и по отношению к восходящим конвективных атмосферных потокам, к вихревым турбулентным потокам, выбирая при этом не только режим работы генераторов 9 электроэнергии, но и, что не менее важно, - вести вертикальную аэродинамическую "подвеску" всего корпуса устройства, снижая этим вертикальную нагрузку от веса устройства на фундамент 1 и на элементы 2, (под термином "подвеска" понимается организация вертикальной подъемной силы на корпус устройства и его техоснащение за счет наклона лопаток под углом в вертикальной плоскости, что позволяет создать вертикальную подъемную силу и снизить нагрузку на фундамент; естественно, что величина вертикальной подъемной силы выбирается всегда меньше той вертикальной силы, которая смогла бы полностью поднять все устройство, т.е. "подвесить" его в воздухе.The mechanism 17 allows you to make an operational selection of the operating modes of the blades 16 and 18 of the unit 8 both in relation to horizontal (frontal atmospheric flows, and in relation to ascending convective atmospheric flows, to vortex turbulent flows, while choosing not only the mode of operation of electricity generators 9, but also, which is no less important, to maintain a vertical aerodynamic "suspension" of the entire body of the device, thereby reducing the vertical load from the weight of the device on the foundation 1 and on the elements 2, (the term "suspension" means Anisation of the vertical lifting force on the device body and its technical equipment due to the inclination of the blades at an angle in a vertical plane, which allows you to create a vertical lifting force and reduce the load on the foundation; Naturally, the value of the vertical lifting force is always chosen less than the vertical force that could fully raise the entire device, ie, “suspend” it in the air.

С помощью лифта 11 ведут осмотр всех узлов устройства, Using the elevator 11 conduct inspection of all nodes of the device,

выполняют необходимые профилактические и ремонтные работы, замену узлов и агрегатов устройства, прверку работы световых габаритных сигналов для обеспечения более безопасной и комфортной работы устройства преобразования энергии воздушных потоков в механическую (энергию вращения) и выработку электрической энергии.perform the necessary preventive and repair work, replacement of units and assemblies of the device, verification of the work of the dimensional light signals to ensure a safer and more comfortable operation of the device converting the energy of air flows into mechanical energy (rotation energy) and generating electric energy.

Таким образом, разработанное устройство является полносборным и может быть использовано практически в любой географической части территории государства. При этом данное устройство использует в своей работе только неисчезающую и постоянно восполняемую энергию атмосферных течений, которые (течения), как известно, (Качурин Л.Г., Физические основы воздействия на атмосферные процессы, Лд, Гидрометеоиздат, 1978, с.229, 263, 277) существуют в любой точке поверхности земли и над водной поверхностью, над которой эти атмосферные течения являются особенно постоянными и интенсивными, что позволяет вести получение электроэнергии с помощью данного мобильного и эффективного устройства.Thus, the developed device is fully assembled and can be used in almost any geographical part of the state. Moreover, this device uses in its work only non-disappearing and constantly replenished energy of atmospheric currents, which (currents), as you know, (Kachurin L.G., Physical fundamentals of impact on atmospheric processes, Ld, Gidrometeoizdat, 1978, p. 229, 263 , 277) exist at any point on the surface of the earth and above the water surface, above which these atmospheric currents are especially constant and intense, which makes it possible to generate electricity using this mobile and efficient device.

Claims

1. A device for converting the energy of air flows into electrical energy, comprising a housing, an air flow interacting unit connected to an electric power generator, characterized in that the housing of the device is made in the form of a hollow elongated cylinder oriented vertically and fixed with its base in the foundation, the barrel divided by height into several sections, in each of which there is an aggregate of interaction with the oncoming atmospheric flow and an electric power generator connected to it ii, the base of the cylinder is equipped with reinforcing elements connecting the cylinder body to the foundation, and the top of the body has a light emitter, while the sections of the device are equipped with an elevator, viewing platforms and a handrail.

2. The device according to claim 1, characterized in that the unit is made in the form of a turbine with blades having a mechanism for controlling their angle of attack with respect to the incoming flow.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the unit is equipped around the circumference with additional air intake blades mounted on hinges with a gap from the turbine blades, while the additional blades have a mechanism for adjusting their position to the turbine blades and according to the angle of attack to the atmospheric flow .

4. The device according to claim 1, characterized in that the units are equipped with brake mechanisms.

5. The device according to claim 1, characterized in that the housing base has a temporary modular installation site.