UA111615U

UA111615U - DOME WIND POWER PLANT

Info

Publication number: UA111615U
Application number: UAU201608981U
Authority: UA
Inventors: Людмила Вікторівна Мерещенко; Ігор Миколайович Лапін
Original assignee: Людмила Вікторівна Мерещенко; Ігор Миколайович Лапін
Priority date: 2016-08-22
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2016-11-10

Abstract

Вітроенергетична установка, що містить опорну вісь 1 на яку за допомогою двох підшипникових опор 8 і 9 кріпиться каркас 5, до якого кріпляться повітряні лопаті нижньої циліндричної частини 6 за типом ротора Савоніуса та повітряні лопаті верхньої конусної частини 2, та нижню вертикальну частину - юбку 7, причому повітряні лопаті верхньої конусної частини 2 мають обмежувальну заслінку виходу повітря 11 з зовнішньої сторони, крім того, під нижньою вертикальною частиною - юбкою 7, знаходиться кожух 10, який в центрі утворює конусну заслінку 12, направляючу повітряний потік через лопаті 6 вертикально вгору до верхнього повітрозбірника 3, в бічній вертикальній частині якого знаходяться напрямні з отворами виходу повітря 4, що мають конфігурацію по типу лопатей або форсунок.A wind power installation comprising a support axis 1 to which, by means of two bearing supports 8 and 9, a frame 5 is secured to which the air blades of the lower cylindrical part 6 according to the type of Savonius rotor and the air blades of the upper conical part 2 are attached, and the lower vertical part 7 is a yoke. , and the air blades of the upper conical part 2 have a restrictive damper air outlet 11 from the outside, in addition, under the lower vertical part of the skirt 7, there is a casing 10, which in the center forms a conical valve 12, the direction air flow through the blades 6 vertically up to the upper air collector 3, in the lateral vertical part of which are guides with the openings of the air outlet 4 having a configuration of the type of blades or nozzles.

Description

Корисна модель належить до вітроенергетики, зокрема до технічних засобів для перетворення кінетичної енергії вітру у обертальний рух вала з подальшим перетворенням його у електричну енергію, та може бути використана у вітроенергетичних установках для електропостачання споживачам у різних сферах життєдіяльності як альтернативне джерело енергії.The useful model belongs to wind energy, in particular to the technical means for converting the kinetic energy of the wind into the rotational movement of the shaft with its further conversion into electrical energy, and can be used in wind energy installations for supplying electricity to consumers in various spheres of life as an alternative source of energy.

Найбільш близьким по суті до запропонованого пристрою, а тому прийнятий нами за прототип, є вертикальна вітроенергетична установка, що містить декілька вітротурбін, розташованих одна над одною, і які мають можливість обертатись навколо єдиної вертикальної осі, з передачею крутного моменту на магнітоелектричні генератори, співвісні з вертикальною віссю вітротурбін, при цьому суміжні по висоті вітротурбіни мають можливість обертатись навколо вертикальної осі в протилежних напрямках, яка відрізняється отим, що магнітоелектричні генератори розташовані між суміжними вітротурбінами так, що ротори закріплені на одній вітротурбіні, а статори закріплені на іншій.(Пат.66969У країна, МПК РгОЗО 11/00. ВЕРТИКАЛЬНА ВІТРОЕНЕРГЕТИЧНА УСТАНОВКА / Чорномиз Микола Дмитрович (ОА); заявник і патентовласник: Чорномиз Микола Дмитрович (А) - Мо и201108462; заявл. 06.07.2011; опубл.25.01.2012, бюл. 2).The closest in essence to the proposed device, and therefore adopted by us as a prototype, is a vertical wind energy installation containing several wind turbines located one above the other, and which have the ability to rotate around a single vertical axis, with the transfer of torque to magnetoelectric generators, coaxial with the vertical axis of the wind turbines, while adjacent wind turbines have the ability to rotate around the vertical axis in opposite directions, which differs in that the magnetoelectric generators are located between adjacent wind turbines in such a way that the rotors are fixed on one wind turbine, and the stators are fixed on the other. (Pat. 66969U country, IPC RgOZO 11/00. VERTICAL WIND ENERGY INSTALLATION / Mykola Dmytrovych (OA); applicant and patent owner: Mykola Dmytrovych (A) - MO 201108462; application 07/06/2011; publ. 01/25/2012, Bull. 2).

До недоліків прототипу можна віднести точність виготовлення, саме необхідність при виготовленні верхньої частини конструкції з метою досягнення ефекту акумуляції утворюючих вертикальних повітряних потоків (зовнішній - по конусних лопатках у верхній частині, внутрішній за рахунок потоку з лопаток у нижній частині - юбці, також використання комбінації різних матеріалів, що збільшує кількість з'єднань і вимагає більш частого нагляду за ними та велику кількість деталей.The shortcomings of the prototype include manufacturing accuracy, the necessity of manufacturing the upper part of the structure in order to achieve the effect of accumulation of the vertical air flows (outer - through conical vanes in the upper part, internal due to the flow from the vanes in the lower part - the skirt, as well as the use of a combination of different materials, which increases the number of connections and requires more frequent supervision of them and a large number of parts.

В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення перетворення енергії вітрового потоку на механічну енергію обертання вітроенергетичної установки (ВЕУ) та отримання більшого коефіцієнта відбору потужності від вітрового потоку шляхом: повітряних лопатей нижньої циліндричної частини, які мають обмежувальну заслінку виходу повітря з зовнішньої сторони, де під нижньою вертикальною частиною юбкою знаходиться кожух, який в центрі утворює конусну заслінку, направляючу повітряний потік через лопаті вертикально вгору до верхнього повітрозбірника, в бічній вертикальній частині якого знаходяться напрямні з отворамиThe basis of the useful model is the task of improving the conversion of the energy of the wind flow into the mechanical energy of the rotation of the wind power plant (WEE) and obtaining a higher coefficient of power extraction from the wind flow by means of: air blades of the lower cylindrical part, which have a limiting damper for the air exit from the outside, where under the lower the vertical part of the skirt is the casing, which in the center forms a conical valve, directing the air flow through the blades vertically upwards to the upper air collector, in the side vertical part of which there are guides with holes

Зо виходу повітря, що мають конфігурацію по типу лопатей; надходження до повітрозбірника одночасно двох повітряних потоків від лопатей нижньої циліндричної частини, завдяки кожуху і його конусної заслінки, та від лопатей верхньої конусної частини, які концентруються всередині повітрозбірника і під тиском, що утворився, виходять через спрямовані отвори виходу повітря; лопатей верхньої конусної частини, які мають велику площу своєї поверхні біля основи і звужуються вгору, зменшуючи площу своєї поверхні доверху; верхню частина каркаса, що має конусну форму, яка по колу покрита матеріалом, що розділяє її на зовнішню і внутрішню область площі руху повітряного потоку, що звужується доверху; закріплення лопатей верхньої конусної частини по зовнішньому периметру у верхній частині каркаса; повітрозбірника, що має форму купола, який на самому верху накривається горизонтальним пристроєм; повітрозбірника та каркаса, які мають на одному жорсткому кріпленні з собою нижню вертикальну частину - юбку, і вся конструкція монолітно обертається в одному напрямку; можливість нижньої вертикальної частини - юбкою обертатися в зворотному напрямку від верхньої конусної частини, будучи закріпленою незалежно але на одній осі; можливість використання декількох нижніх вертикальних частин юбок, кожна з яких обертається в бік, протилежний попередньому, за рахунок чого досягається забезпечення ефективного перетворення енергії вітрового потоку на механічну енергію обертання ВЕУ і більший коефіцієнт відбору потужності від вітрового потоку, де механічна енергія обертання ВЕУ складається з перетворення енергії одного вітрового потоку в трьох складових - верхніх конусних лопатей, нижніх циліндричних лопатей по типу ротора Савоніуса і вертикально формуючого потоку всередині ВЕУ з виходом через отвори виходу повітря повітрозбірника, що мають конфігурацію по типу лопатей або форсунок.From the air outlet, having a configuration according to the type of blades; the arrival of two air flows to the air collector simultaneously from the blades of the lower cylindrical part, thanks to the casing and its conical flap, and from the blades of the upper conical part, which are concentrated inside the air collector and, under the pressure created, exit through the directed air outlet holes; blades of the upper conical part, which have a large surface area at the base and narrow upwards, reducing the surface area towards the top; the upper part of the frame, which has a conical shape, which is covered in a circle with a material that divides it into an external and an internal area of the air flow area, narrowing upwards; fixing the blades of the upper conical part along the outer perimeter in the upper part of the frame; an air collector in the form of a dome, which is covered with a horizontal device at the very top; the air intake and the frame, which have the lower vertical part - the skirt - on one rigid attachment, and the whole structure monolithically rotates in one direction; the ability of the lower vertical part - the skirt to rotate in the opposite direction from the upper conical part, being fixed independently but on one axis; the possibility of using several lower vertical parts of the skirts, each of which rotates in the direction opposite to the previous one, due to which it is possible to ensure the effective conversion of the energy of the wind flow into the mechanical energy of the rotation of the wind turbine and a higher coefficient of power extraction from the wind flow, where the mechanical energy of rotation of the wind turbine consists of the conversion energy of one wind flow in three components - upper conical blades, lower cylindrical blades of the type of a Savonius rotor and vertically forming flow inside the wind turbine with exit through the air outlet holes of the air collector, which have a configuration of the type of blades or nozzles.

Технічним результатом є забезпечення ефективного перетворення енергії вітрового потоку на механічну енергію обертання ВЕУ та отримання більшого коефіцієнта відбору потужності від вітрового потоку.The technical result is the provision of effective conversion of the energy of the wind flow into the mechanical energy of the wind turbine rotation and obtaining a higher coefficient of power extraction from the wind flow.

Поставлена задача вирішується тим, що вітроенергетична установка "Купол" містить опорну вісь на яку за допомогою двох підшипникових опор кріпиться каркас, до якого кріпляться повітряні лопаті нижньої циліндричної частини за типом ротора Савоніуса, де під нижньою вертикальною частиною - юбкою знаходиться кожух, перешкоджаючий розпорошенню повітряного потоку вниз, який в центрі піднімається вгору утворюючи конусну заслінку, направляючу повітряний потік через лопаті вертикально вгору до верхнього повітрозбірника, 60 верхня частина каркаса має конусну форму, яка по колу покрита матеріалом, що розділяє її на зовнішню і внутрішню області площі руху повітряного потоку, що звужується доверху, у цій частині по зовнішньому периметру кріпляться повітряні лопаті верхньої конусної частини ВЕУ, форма яких характеризується тим, що максимальна площа акумуляції повітряного потоку з зовнішньої сторони має обмежувальну заслінку виходу повітря, за рахунок чого, весь повітряний потік, що потрапляє на робочу частину поверхні лопатей - потрапляє в верхню звужену їх область і акумулюється у повітрозбірнику, що має форму купола, який на самому верху накритий горизонтальним пристроєм, що акумулює в верхній частині створений вертикальний повітряний потік всередині і зовні всієї ВЕУ.The task is solved by the fact that the "Kupol" wind power plant contains a support axis on which a frame is attached with the help of two bearing supports, to which the air blades of the lower cylindrical part are attached according to the Savonius rotor type, where there is a casing under the lower vertical part - the skirt, which prevents the dispersion of air downward flow, which in the center rises up, forming a conical valve, directing the air flow through the blades vertically upwards to the upper air collector, 60 the upper part of the frame has a conical shape, which is covered in a circle with a material that divides it into the outer and inner areas of the area of the movement of the air flow, which narrows to the top, in this part, along the outer perimeter, the air blades of the upper conical part of the wind turbine are attached, the shape of which is characterized by the fact that the maximum area of accumulation of air flow from the outside has a limiting air outlet valve, due to which, all the air flow entering the working in the part of the surface of the blades - falls into their upper narrowed area and accumulates in the dome-shaped air collector, which at the very top is covered with a horizontal device that accumulates the vertical air flow created in the upper part inside and outside the entire wind turbine.

У самій верхній частині ВЕУ знаходиться круглий повітрозбірник, який концентрує повітряний потік, що утворюється у внутрішній частині конструкції, який надходить через лопаті нижньої циліндричної частини і повітряний потік, який надходить із зовнішньої частини конструкції через лопаті верхньої конусної частини, по окружності повітрозбірника, а в його бічній вертикальній частині знаходяться напрямні з отворами виходу повітря, що мають конфігурацію по типу лопатей (або форсунок) спрямованого руху повітряного потоку, за рахунок чого, додатково надається тяга спрямованому обертальному руху всієї конструкції. Лопаті верхньої конусної частини мають велику площу своєї поверхні біля основи і звужуються вгору, зменшуючи площу своєї поверхні доверху, що прискорює направлений повітряний потік в самих бічних лопатях. Нижня вертикальна частина - юбка ВЕУ може обертатися в зворотному напрямку від верхньої конусної частини, будучи закріпленою незалежно але на одній осі, такожIn the uppermost part of the wind turbine there is a round air collector, which concentrates the air flow generated in the inner part of the structure, which enters through the blades of the lower cylindrical part and the air flow, which enters from the outer part of the structure through the blades of the upper conical part, along the circumference of the air collector, and in on its lateral vertical part, there are guides with air outlet holes, which have a configuration like blades (or nozzles) for the directed movement of the air flow, due to which, additional thrust is given to the directed rotational movement of the entire structure. The blades of the upper conical part have a large surface area at the base and taper upwards, reducing their surface area upwards, which accelerates the directed air flow in the side blades. The lower vertical part - the wind turbine skirt can rotate in the opposite direction from the upper conical part, being fixed independently but on the same axis, also

ВЕУ може включати в себе декілька нижніх вертикальних частин - юбок, де кожна з них матиме змогу обертається в бік, протилежний попередньому.The wind turbine can include several lower vertical parts - skirts, where each of them will be able to rotate in the direction opposite to the previous one.

Надалі корисна модель пояснюється прикладом її здійснення з посиланнями на прикладені креслення.In the future, the useful model is explained by an example of its implementation with references to the attached drawings.

На фіг. 1 зображено вітроенергетичну установку "Купол", вигляд в розрізі.In fig. 1 shows the "Kupol" wind power plant, a sectional view.

На фіг. 2 зображено вітроенергетичну установку "Купол", загальний вигляд.In fig. 2 shows the "Kupol" wind power plant, general view.

На фіг. З представлений виносний елемент А по фіг. 1, на якому зображено отвори виходу повітря.In fig. C shows the remote element A in fig. 1, which shows the air outlet holes.

На фіг. 4 представлений виносний елемент Б по фіг.1, на якому зображений нижній захисний кожух і конусна заслінка.In fig. 4 shows the remote element B of Fig. 1, which shows the lower protective cover and the conical valve.

Зо ВЕУ "Купол" має (фіг. 1) опорну вісь 1, на яку за допомогою двох підшипникових опор 8 і 9 кріпиться каркас 5, на нижній частині якого закріпленні (фіг. 2) повітряні лопаті нижньої циліндричної частини б за типом ротора Савоніуса, під нижньою вертикальною частиною - юбкою 7 знаходиться (фіг. 4) кожух 10, який в центрі піднімається вгору утворюючи конусну заслінку 12, направляючу повітряний потік через лопаті нижньої циліндричної частини 6 вертикально вгору до (фіг. 1) верхнього повітрозбірника 3.The "Kupol" wind power plant has (Fig. 1) a support axis 1, on which the frame 5 is attached with the help of two bearing supports 8 and 9, on the lower part of which the air blades of the lower cylindrical part b are fixed (Fig. 2) according to the Savonius rotor type, under the lower vertical part - the skirt 7, there is (Fig. 4) a casing 10, which in the center rises up, forming a conical valve 12, directing the air flow through the blades of the lower cylindrical part 6 vertically up to (Fig. 1) the upper air collector 3.

У верхній частині каркаса 5 закріпленні повітряні лопаті верхньої конусної частини 2 з (фіг. 2) обмежувальною заслінкою виходу повітря 11 з зовнішньої сторони.In the upper part of the frame 5, the air blades of the upper conical part 2 with (Fig. 2) a limiting flap of the air outlet 11 from the outside are fixed.

По окружності повітрозбірника З в його бічній вертикальній частині знаходяться (фіг. 3) напрямні з отворами виходу повітря 4.Along the circumference of the air collector Z, in its lateral vertical part, there are guides with air outlet holes 4 (Fig. 3).

Працює вітроенергетична установка "Купол" наступним чином. Вітровий потік обдуває робочі поверхні лопатей нижньої циліндричної частини 6 ВЕУ по типу ротора Савоніуса і потрапляючи всередину конструкції не має виходу вниз через нижній захисний кожух 10, а направляється його середньою конусною частиною 12 в верхню внутрішню область ВЕУ.The Kupol wind power plant works as follows. The wind flow blows the working surfaces of the blades of the lower cylindrical part 6 of the wind turbine according to the Savonius rotor type, and when it gets inside the structure, it does not have an outlet down through the lower protective casing 10, but is directed by its middle conical part 12 into the upper inner area of the wind turbine.

Завдяки тиску, що утворюється на нижніх лопатях 6 ВЕУ, починає обертатися навколо осі 1.Due to the pressure generated on the lower blades 6, the wind turbine begins to rotate around axis 1.

Лопаті верхньої конусної частини 2 ВЕУ, також наповнюються потоком повітря, на робочій поверхні яких створюється ефективний тиск завдяки обмежувальній заслінці виходу повітряного потоку 11, яка направляє потік повітря у верхню частину ВЕУ до повітрозбірника 3. Так як лопаті 2 своєю робочою внутрішньою поверхнею звужуються до верхньої конусної частини, а знизу обмежені заслінкою 11, потік прискорюється при русі до верхнього повітрозбірника 3, де в повітрозбірник З надходить одночасно два повітряні потоки - від лопатей нижньої циліндричної частини 6 завдяки кожуху 10 і його конусної заслінки 12 і від лопатей верхньої конусної частини 2 ВЕУ. Обидва потоки концентруються всередині повітрозбірника З і під тиском, що утворився, виходять через спрямовані отвори (форсунки) 4, надаючи прискорення обертальному руху ВЕУ навколо осі 1. Таким чином, забезпечується ефективне перетворення енергії вітрового потоку на механічну енергію обертання ВЕУ і більший коефіцієнт відбору потужності від вітрового потоку, де механічна енергія обертання ВЕУ складається з перетворення енергії одного вітрового потоку в трьох складових - верхніх конусних лопатей 2, нижніх циліндричних лопатей по типу ротора Савоніуса 6 і вертикально формуючого потоку всередині ВЕУ з виходом через отвори виходу повітря 4 повітрозбірника 3, що мають конфігурацію по типу лопатей або бо форсунок.The blades of the upper conical part 2 of the wind turbine are also filled with an air flow, on the working surface of which effective pressure is created thanks to the restricting damper of the air flow outlet 11, which directs the air flow into the upper part of the wind turbine to the air collector 3. Since the blades 2 with their working inner surface are narrowed to the upper of the conical part, and are limited from below by the damper 11, the flow accelerates when moving to the upper air manifold 3, where two air flows enter the air manifold C at the same time - from the blades of the lower cylindrical part 6 due to the casing 10 and its conical damper 12 and from the blades of the upper conical part 2 of the wind turbine . Both flows are concentrated inside the air manifold C and under the resulting pressure exit through directional openings (nozzles) 4, accelerating the rotational movement of the wind turbine around axis 1. Thus, effective conversion of the energy of the wind flow into the mechanical energy of rotation of the wind turbine and a higher coefficient of power extraction are ensured from the wind flow, where the mechanical energy of the wind turbine rotation consists of converting the energy of one wind flow into three components - the upper conical blades 2, the lower cylindrical blades of the Savonius rotor type 6 and the vertically forming flow inside the wind turbine with exit through the air outlet holes 4 of the air collector 3, which have a configuration of the type of blades or nozzles.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

1. A wind power installation containing a support axis (1), on which a frame (5) is attached with the help of two bearing supports (8) and (9), to which air blades of the lower cylindrical part (b) of the Savonius rotor type and air blades are attached the blades of the upper conical part (2), and the lower vertical part - the skirt (7), which is distinguished by the fact that the air blades of the upper conical part (2) have a limiting air outlet valve (11) from the outside, in addition, under the lower vertical part - the skirt (7), there is a casing (10), which in the center forms a conical valve (12), directing the air flow through the blades (b) vertically upwards to the upper air collector (3), in the side vertical part of which there are guides with air outlet holes (4) having a configuration of the type of blades or nozzles.

2. The wind energy installation according to claim 1, which differs in that two air streams enter the air collector (3) at the same time from the blades of the lower cylindrical part (b), thanks to the casing (10) and its conical flap (12), and from the blades of the upper conical part parts (2), which are concentrated inside the air manifold (3) and under the resulting pressure, exit through the directed air outlet holes (4).

3. Wind energy installation according to claim 1, which is characterized by the fact that the blades of the upper conical part (2) have a large surface area near the base and narrow upwards, reducing their surface area towards the top.

4. Wind energy installation according to claim 1, which is characterized by the fact that the upper part of the frame (5) has a conical shape, which is covered in a circle with a material that divides it into external and internal areas of the air flow area, narrowing upwards.

5. Wind energy installation according to claim 1, which is characterized by the fact that the blades of the upper conical part (2) are fixed along the outer perimeter in the upper part of the frame (5).

6. Wind energy installation according to claim 1, which differs in that the air collector (3) has the shape of a dome, which is covered by a horizontal device at the very top.

7. Wind energy installation according to claim 1, which is characterized by the fact that the air collector (3) and the Zo frame (5) have a lower vertical part - a skirt (7) on one rigid attachment, and the whole structure monolithically rotates in one direction.

8. Wind energy installation according to claim 1, which is characterized by the fact that the lower vertical part - the skirt (7) rotates in the opposite direction from the upper conical part, being fixed independently, but on one axis (1).

9. Wind energy installation according to claim 1, which differs in that there are several lower vertical parts - the skirt (7) and each of them rotates in the direction opposite to the previous one.