RU69934U1

RU69934U1 - WIND ENGINE

Info

Publication number: RU69934U1
Application number: RU2007129894/22U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Ходырев
Original assignee: Владимир Иванович Ходырев
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2008-01-10

Abstract

Ветродвигатель используется для преобразования кинетической энергии ветра в механическую либо электрическую энергию. Ветродвигатель содержит ветровую турбину с вертикальной осью вращения, которая образована из L осесимметричных лопастей, и установлена между верхней и нижней площадками и оборудование для преобразования энергии ветра. Ветровая турбина помещена внутрь неподвижной направляющей системы. Заявленная полезная модель от известных отличается тем, что направляющая система выполнена из N, где N не менее 3 неподвижных диффузоров, соединенных между собой в единую конструкцию. Каркас стенок диффузоров состоит из жестко соединенных между собой горизонтальных и вертикальных стоек. Каркас нижних стенок образован стойками, один конец которых закреплен у основания наружных стоек, а другой на внутренней площадке. Каркас боковых стенок образован соединенными попарно, посредством горизонтальных стоек, наружными и внутренними стойками, при этом наружные стойки закреплены между наружной площадкой и площадкой-основанием ветродвигателя, а внутренние стойки установлены с зазором к боковым наружным краям наружным краям лопастей ветровой турбины и закреплены между наружной и внутренней площадками. Боковые стенки диффузоров расположены под углом не более 30° по отношению к рабочей поверхности лопастей турбины. Части боковых стенок, образующих горловину диффузора, выполнены в виде вертикальных поворачивающихся пластин. Отличие также в том, что вертикальные поворачивающиеся пластины выполнены шириной, обеспечивающей перекрытие внутреннего сечения диффузора при их развороте вокруг оси на 90°. Отличие и в том, что наружная, внутренняя и площадка-основание ветродвигателя в плане имеют многоугольную форму. A wind turbine is used to convert the kinetic energy of the wind into mechanical or electrical energy. The wind turbine contains a wind turbine with a vertical axis of rotation, which is formed from L axisymmetric blades, and is installed between the upper and lower platforms and equipment for converting wind energy. The wind turbine is placed inside a fixed guide system. The claimed utility model differs from the known ones in that the guide system is made of N, where N is at least 3 fixed diffusers interconnected in a single structure. The frame of the walls of the diffusers consists of horizontal and vertical struts rigidly interconnected. The frame of the lower walls is formed by struts, one end of which is fixed at the base of the outer racks, and the other on the inner platform. The frame of the side walls is formed by pairs of external and internal racks connected in pairs, by means of horizontal racks, while the outer racks are fixed between the outer platform and the base platform of the wind turbine, and the inner racks are installed with a gap to the lateral outer edges of the outer edges of the blades of the wind turbine and are fixed between the outer and internal platforms. The side walls of the diffusers are located at an angle of not more than 30 ° relative to the working surface of the turbine blades. Parts of the side walls forming the neck of the diffuser are made in the form of vertical rotating plates. The difference is also that the vertical rotating plates are made of a width that provides overlapping of the internal section of the diffuser when they are rotated around the axis by 90 °. The difference is that the external, internal and platform-base of the wind turbine in the plan have a polygonal shape.

Отличие и в том, что нижние стенки диффузоров снабжены люками для доступа к оборудованию, размещенному между нижними стенками диффузоров и площадкой-основанием ветродвигателя. Отличие также в том, что стенки диффузоров могут быть выполнены из различного материала, закрепленного на каркасе стенок. 4 з.п. ф-лы, 3 илл.The difference is that the lower walls of the diffusers are equipped with hatches for access to equipment located between the lower walls of the diffusers and the platform-base of the wind turbine. The difference is also that the walls of the diffusers can be made of various materials fixed to the frame of the walls. 4 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к ветроэнергетике, а именно к ветродвигателям, используемым для преобразования кинетической энергии ветра в механическую либо электрическую энергию.The utility model relates to wind energy, namely, wind motors used to convert kinetic wind energy into mechanical or electrical energy.

Задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании устройства, обеспечивающего максимальное использование кинетической энергии ветра путем увеличения площади используемого воздушного потока без увеличения площади лопастей ветродвигателя.The problem solved by the utility model is to create a device that maximizes the use of kinetic wind energy by increasing the area of the used air flow without increasing the area of the wind turbine blades.

Достигаемый технический результат при использовании полезной модели - увеличение мощности ветродвигателя.The technical result achieved when using the utility model is an increase in the power of the wind turbine.

Известен ветродвигатель, содержащий ротор, представляющий собой корпус цилиндрической формы, полый внутри, включающий цилиндрические элементы, установленные друг над другом и снабженные вертикальными элементами, установленными по боковой поверхности цилиндрического элемента (лопастями) и статор, включающий секции, установленные одна над другой, в каждой из которых расположен цилиндрический элемент ротора, и каждая из которых содержит круглые жесткие основания. Между этими основаниями установлены лопатки.Known wind turbine containing a rotor, which is a cylindrical body, hollow inside, including cylindrical elements mounted on top of each other and equipped with vertical elements mounted on the side surface of the cylindrical element (blades) and a stator, including sections mounted on top of each other of which a cylindrical rotor element is located, and each of which contains round rigid bases. Blades are installed between these bases.

Статор увеличивает площадь используемого потока воздуха, производит предварительную его закрутку и устраняет давление на лопасти ротора, вращающиеся против направления ветра, что увеличивает крутящий момент, следовательно - мощность двигателя (см. патент РФ №2294452).The stator increases the area of the used air flow, pre-twists it and eliminates pressure on the rotor blades, rotating against the direction of the wind, which increases the torque, therefore, the engine power (see RF patent No. 2294452).

Однако данный вариант ветродвигателя имеет сложную конструкцию.However, this version of the wind turbine has a complex structure.

Известен ветродвигатель, содержащий вращающуюся ветротурбину с вертикальной осью, расположенную внутри системы ветронаправляющих экранов, каждый из которых свободно вращается, и непосредственно ориентирован на лопасть ветротурбины, причем крайние положения экрана определяют размер лопасти ветротурбины, которая установлена продольной Known wind turbine containing a rotating wind turbine with a vertical axis, located inside the system of wind guiding screens, each of which rotates freely, and is directly oriented to the blade of the wind turbine, and the extreme positions of the screen determine the size of the blade of the wind turbine, which is installed longitudinal

осью перпендикулярно к прямой, проходящей через ось вращения ветронаправляющего экрана и касающейся окружности, образованной крайней наружной точкой лопасти ветротурбины (см. патент РФ №2074980).the axis perpendicular to the straight line passing through the axis of rotation of the wind guide screen and touching the circle formed by the extreme outer point of the wind turbine blade (see RF patent No. 2074980).

Данный вариант ветродвигателя также имеет сложную конструкцию.This version of the wind turbine also has a complex structure.

По технической сущности наиболее близким аналогом к предлагаемому устройству является ветродвигатель по патенту РФ №2168059 от 27.07.1999 г., содержащий ветровую турбину с вертикальной осью вращения, образованную из N (где N=3) профилированных осесимметричных лопастей, установленную между верхней и нижней крышками, и расположенную внутри направляющей системы. Направляющая система образована из К (где К=6-11) неподвижных осесимметричных направляющих створок, закрепленных верхней и нижней крышками. Каждая из лопастей ветровой турбины представляет собой часть боковой поверхности цилиндра с образующей, параллельной оси вращения ветровой турбины. Поперечное сечение каждой из направляющих створок имеет профиль в виде синусоиды, при этом внешние и внутренние кромки лопастей ветровой турбины в сечении соответственно установлены по окружностям и ориентированы так, чтобы обеспечить плавное перетекание воздуха с направляющих створок на лопасти ветровой турбины. Направляющие створки расположены равномерно по окружности и своими осями установлены под углом к линиям радиусов так, чтобы обеспечить перетекание воздушного потока с одной лопасти на другую. Лопасти ветровой турбины снабжены дополнительными горизонтальными силовыми элементами, предотвращающими вихреобразование.By technical nature, the closest analogue to the proposed device is a wind turbine according to the patent of the Russian Federation No. 2168059 of 07.27.1999, containing a wind turbine with a vertical axis of rotation formed from N (where N = 3) profiled axisymmetric blades mounted between the upper and lower covers , and located inside the guide system. The guide system is formed from K (where K = 6-11) fixed axisymmetric guide flaps, fixed by the upper and lower covers. Each of the blades of the wind turbine is a part of the lateral surface of the cylinder with a generatrix parallel to the axis of rotation of the wind turbine. The cross section of each of the guide flaps has a sinusoidal profile, with the outer and inner edges of the blades of the wind turbine in cross section respectively mounted in circles and oriented so as to ensure smooth flow of air from the guide flaps to the blades of the wind turbine. The guide flaps are evenly spaced around the circumference and their axes are set at an angle to the lines of radii so as to ensure the flow of air from one blade to another. The blades of the wind turbine are equipped with additional horizontal power elements that prevent vortex formation.

Заявленная полезная модель так же, как и известная, содержит ветровую турбину с вертикальной осью вращения, образованную из L осесимметричных лопастей. Ветровая турбина установлена между наружной и внутренней площадками, помещена внутрь неподвижной направляющей системы. Также ветродвигатель содержит оборудование для преобразования энергии ветра.The claimed utility model, as well as the known one, contains a wind turbine with a vertical axis of rotation formed from L axisymmetric blades. A wind turbine is installed between the external and internal platforms, placed inside a fixed guide system. The wind turbine also contains equipment for converting wind energy.

Заявленная полезная модель отличается от известной тем, что направляющая система выполнена из N, где N не менее 3 неподвижных диффузоров, соединенных между собой в единую конструкцию.The claimed utility model differs from the known one in that the guide system is made of N, where N is at least 3 fixed diffusers interconnected into a single structure.

Каркас стенок диффузоров образован из жестко соединенных между собой горизонтальных и вертикальных стоек, при этом каркас нижних стенок состоит из стоек, один конец которых закреплен у основания наружных стоек, а другой на внутренней площадке.The frame of the walls of the diffusers is formed of rigidly interconnected horizontal and vertical racks, while the frame of the lower walls consists of racks, one end of which is fixed at the base of the outer racks, and the other on the inner platform.

Каркас боковых стенок диффузоров образован соединенными попарно, посредством горизонтальных стоек, наружными и внутренними стойками, при этом наружные стойки закреплены между наружной площадкой и площадкой - основанием ветродвигателя, а внутренние стойки установлены с зазором к боковым наружным краям лопастей ветровой турбины и закреплены между наружной и внутренней площадками.The frame of the side walls of the diffusers is formed in pairs, by means of horizontal struts, of the outer and inner pillars, while the outer pillars are fixed between the outer platform and the platform - the base of the wind turbine, and the inner pillars are installed with a gap to the lateral outer edges of the blades of the wind turbine and are fixed between the outer and inner sites.

Отличие также в том, что расположение боковых стенок диффузоров под углом не более 30° по отношению к рабочей поверхности лопастей турбины обеспечивает оптимальное направление воздушного потока. Части боковых стенок, образующих горловину диффузора, выполнены в виде вертикальных поворачивающихся пластин.The difference is also that the location of the side walls of the diffusers at an angle of no more than 30 ° with respect to the working surface of the turbine blades provides the optimal direction of air flow. Parts of the side walls forming the neck of the diffuser are made in the form of vertical rotating plates.

Полезная модель отличается также тем, что вертикальные поворачивающиеся пластины выполнены шириной, обеспечивающей перекрытие внутреннего сечения диффузора при их развороте вокруг оси на 90°.The utility model is also characterized in that the vertical rotating plates are made of a width that provides overlapping of the internal section of the diffuser when they are rotated around the axis by 90 °.

Отличие также в том, что наружная, внутренняя и площадка - основание ветродвигателя в плане имеют многоугольную форму.The difference is also that the outer, inner and platform - the base of the wind turbine in the plan have a polygonal shape.

Отличие и в том, что нижние стенки диффузоров снабжены люками для доступа к оборудованию, размещенному между нижними стенками диффузоров и площадкой - основанием ветродвигателя.The difference is that the lower walls of the diffusers are equipped with hatches for access to equipment located between the lower walls of the diffusers and the platform - the base of the wind turbine.

Для преобразования энергии ветра из кинетической в механическую или электрическую устанавливается редуктор или шкивы для ременной To convert wind energy from kinetic to mechanical or electrical, a belt gear or pulleys are installed

передачи, генератор, аккумуляторные батареи, блок управления, преобразователь напряжения.transmission, generator, batteries, control unit, voltage converter.

Отличие также в том, что стенки диффузоров могут быть выполнены из различного материала, закрепленного на каркасе стенок.The difference is also that the walls of the diffusers can be made of various materials fixed to the frame of the walls.

Технический результат достигается тем, что диффузоры, расположенные по всей окружности ветродвигателя, позволяют использовать в равной степени воздушный поток с любого направления по всей окружности ветродвигателя, увеличивая в десятки раз саму площадь используемого воздушного потока.The technical result is achieved by the fact that the diffusers located around the entire circumference of the wind turbine, allow to use equally the air flow from any direction around the entire circumference of the wind turbine, increasing the area of the used air flow tens of times.

Заявленная полезная модель поясняется с помощью чертежей, где на фиг.1 представлен вид конструкции предлагаемого устройства, на фиг.2 - вид конструкции диффузора, на фиг.3 - вид устройства сверху.The claimed utility model is illustrated with the help of the drawings, in which Fig. 1 is a view of the construction of the proposed device, Fig. 2 is a construction view of a diffuser, and Fig. 3 is a top view of the device.

Ветродвигатель содержит ветровую турбину 1 (фиг.1), с вертикальной осью вращения 2, образованную из L осесимметричных лопастей 3, установленную между наружной 4 и внутренней 5 площадками, имеющими многоугольную форму.The wind turbine comprises a wind turbine 1 (Fig. 1), with a vertical axis of rotation 2, formed from L axisymmetric blades 3, mounted between the outer 4 and inner 5 platforms having a polygonal shape.

Ветровая турбина 1 расположена внутри направляющей системы, образованной из N, где N не менее 3, неподвижных диффузоров 6 (фиг.2).The wind turbine 1 is located inside the guide system formed of N, where N is at least 3, stationary diffusers 6 (figure 2).

Каркас верхних стенок диффузоров 7 состоит из жестко соединенных между собой горизонтальных стоек 8 (фиг.3), прикрепленных к наружной площадке 4. Каркас нижних стенок 9 образован стойками 10, один конец которых закреплен у основания наружных стоек 11, а другой на внутренней площадке 5.The frame of the upper walls of the diffusers 7 consists of rigidly connected horizontal racks 8 (Fig. 3) attached to the outer platform 4. The frame of the lower walls 9 is formed by struts 10, one end of which is fixed at the base of the outer racks 11, and the other on the inner platform 5 .

Каркас боковых стенок диффузоров 12 образован наружными 11 и внутренними 13 стойками соединенными попарно посредством горизонтальных стоек 8.The frame of the side walls of the diffusers 12 is formed by the outer 11 and inner 13 pillars connected in pairs by means of horizontal struts 8.

Наружные металлические стойки 11 закреплены между наружной площадкой 4 и площадкой-основанием ветродвигателя 14. Обе эти площадки многоугольной формы.The outer metal posts 11 are fixed between the outer platform 4 and the base platform of the wind turbine 14. Both of these sites are polygonal in shape.

Внутренние стойки 13 устанавливают на равном расстоянии друг от друга вертикально и с зазором (на чертеже не указано) к боковым наружным краям лопастей 3. Высота стоек равна двукратной высоте ветровой турбины 1.The inner racks 13 are installed at an equal distance from each other vertically and with a gap (not shown in the drawing) to the lateral outer edges of the blades 3. The height of the racks is equal to twice the height of the wind turbine 1.

Боковые стенки диффузоров 12 расположены под углом не более 30° по отношению к рабочей поверхности лопастей турбины 3.The side walls of the diffusers 12 are located at an angle of not more than 30 ° with respect to the working surface of the blades of the turbine 3.

Чтобы избежать избыточного давления на рабочую поверхность лопастей 3 части боковых стенок 12, образующих горловину диффузора 15, выполнены в виде вертикальных поворачивающихся пластин 16.In order to avoid excess pressure on the working surface of the blades 3, the parts of the side walls 12 forming the neck of the diffuser 15 are made in the form of vertical turning plates 16.

При этом ширина поворачивающихся пластин 16 обеспечивает перекрытие внутреннего сечения диффузора при их развороте вокруг оси 17 на 90°.The width of the rotating plates 16 provides overlap of the internal section of the diffuser when they are rotated around the axis 17 by 90 °.

На высоте не менее ¹/₂ от основания стоек устанавливается внутренняя металлическая площадка многоугольной формы 5 с отверстием 18 в центре диаметром равным диаметру оси 2 ветровой турбины 1. Она связывает собой все внутренние стойки 13 и на нее с зазором (на чертеже не указано) устанавливается ветровая турбина 1. При этом нижний конец оси 2 ветровой турбины 1, вставлен в отверстие 18 в центре внутренней площадки 5.At a height of not less than ^_1/2 of the base struts installed inner metal platform polygonal shape 5 with a hole 18 at the center with a diameter equal to the diameter of the axis 2 of the wind turbine 1. It binds an all internal rack 13 and with it a gap (not indicated in the drawing) is set wind turbine 1. The lower end of the axis 2 of the wind turbine 1 is inserted into the hole 18 in the center of the inner platform 5.

Нижние стенки диффузоров 9 снабжены люками (на чертеже не указано) для доступа к оборудованию, обеспечивающему преобразование энергии ветра.The lower walls of the diffusers 9 are equipped with hatches (not shown in the drawing) for access to equipment that provides the conversion of wind energy.

Между нижними стенками диффузоров 9 и площадкой - основанием ветродвигателя 14 установлено оборудование для преобразования энергии ветра: редуктор или шкивы для ременной передачи, генератор, аккумуляторные батареи, блок управления, преобразователь напряжения (на чертеже не указано).Between the lower walls of the diffusers 9 and the platform — the base of the wind turbine 14 — there was installed equipment for converting wind energy: a gearbox or pulleys for belt transmission, a generator, batteries, a control unit, and a voltage converter (not shown in the drawing).

Диффузоры 6 устанавливаются неподвижно и соединены между собой в единую конструкцию. Поэтому стенки диффузоров могут быть выполнены из различного материала, закрепленного на каркасе стенок: парусина, металлопластик, алюминий, сталь и др.Diffusers 6 are installed motionless and interconnected in a single design. Therefore, the walls of the diffusers can be made of various materials fixed to the frame of the walls: canvas, metal, aluminum, steel, etc.

Данная полезная модель может быть использована в качестве дополнительного оснащения к ветродвигателям любых типов, как вертикального, так и горизонтального вращения.This utility model can be used as additional equipment for any type of wind turbines, both vertical and horizontal rotation.

Использование диффузоров позволит многократно увеличить КПД ветродвигателя, повысить его рентабельность и быструю окупаемость.The use of diffusers will significantly increase the efficiency of the wind turbine, increase its profitability and quick payback.

Такие конструкции можно устанавливать непосредственно на кровлях зданий и сооружений любого назначения или даже использовать такие конструкции вместо самой кровли.Such structures can be installed directly on the roofs of buildings and structures for any purpose, or even use such structures instead of the roof itself.

Предлагается также устанавливать данные конструкции на опорах непосредственно над полотном автомобильных дорог, что позволит решить проблему освещенности дорог и развивать инфраструктуру автомобильных дорог. Предлагается даже устанавливать данные конструкции над полотном железных дорог, что позволит частично удовлетворить потребность железных дорог в электроэнергии.It is also proposed to install these structures on supports directly above the roadbed, which will solve the problem of illumination of roads and develop the infrastructure of roads. It is even proposed to install these structures above the railroad track, which will partially satisfy the railway demand for electricity.

Claims

1. A wind turbine containing a wind turbine with a vertical axis of rotation, formed of L axisymmetric blades mounted between the outer and inner platforms, placed inside a stationary guide system, and equipment for converting wind energy, characterized in that the guide system is made of N (where N at least 3) fixed diffusers, interconnected in a single structure, in which the frame of the walls of the diffusers is formed from rigidly interconnected horizontal and vertical racks, with this frame of the lower walls consists of racks, one end of which is fixed at the base of the outer racks, and the other on the inner platform, the frame of the side walls is formed in pairs, by horizontal racks, the outer and inner racks, and the outer racks are fixed between the outer platform and the base a wind turbine, and the internal struts are installed with a gap to the lateral outer edges of the blades of the wind turbine and are fixed between the outer and inner platforms, the side walls of the diffusers at an angle of not more than 30 ° (with respect to the working surface of the turbine blades, while parts of the side walls that form the neck of the diffuser are made in the form of vertical rotating plates.

2. The wind turbine according to claim 1, characterized in that the vertical rotating plates are made wide, providing overlap of the internal section of the diffuser when they rotate around the axis by 90 °.

3. The wind turbine according to claim 1, characterized in that the outer, inner and the platform-base of the wind turbine in the plan have a polygonal shape.

4. The wind turbine according to claim 1, characterized in that the lower walls of the diffusers are equipped with hatches for access to equipment located between the lower walls of the diffusers and the base platform of the wind turbine.

5. The wind turbine according to claim 1, characterized in that the walls of the diffusers can be made of various materials fixed to the frame of the walls.