WO2016046604A1 - Wind turbine - Google Patents
Wind turbine Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016046604A1 WO2016046604A1 PCT/IB2014/064858 IB2014064858W WO2016046604A1 WO 2016046604 A1 WO2016046604 A1 WO 2016046604A1 IB 2014064858 W IB2014064858 W IB 2014064858W WO 2016046604 A1 WO2016046604 A1 WO 2016046604A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- blades
- wind
- working
- blade
- flow
- Prior art date
Links
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/06—Rotors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/06—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
The invention relates to wind turbines which convert the kinetic energy of wind into mechanical energy in order to produce electrical energy. The wind turbine comprises horizontal supporting axles (2) which are rigidly and immovably fixed on a shaft (1), where independent blades (3) fixed on a cylinder (4) rotating about the axis thereof on bearings (5) by up to 180 degrees act as working members; shock absorbers (6) for a working position and for a neutral position of the blade (3) are mounted on the axle (2) between the bearings (5); locks for the working position (7) and for the neutral position (8) are mounted on the inside of the cylinder (4) opposite the shock absorber (6); in the working position, the blades (3) are perpendicular to the velocity vector of the wind flow (Vw); the shock absorbers (6) permit an inclination of the blade (3) by up to 90 degrees under the pressure of the flow (Vw) in order to smooth out aerodynamic loads on the wind turbine; in the neutral position, the blades (3) are inclined about the supporting axle (2) by up to 90 degrees from the working position during a movement counter to the flow (Vw), thus neutralizing drag.
Description
Ветроэнергетическая установка Wind power plant
Изобретения относится к ветроэнергетическим установкам (ВЭУ), преобразующих кинетическую энергию ветра в механическую для производства электрической энергии. The invention relates to wind power plants (wind turbines), converting the kinetic energy of the wind into mechanical energy for the production of electrical energy.
При высоких среднегодовых скоростях ветра, для преобразования кинетической энергии потока в механическую используется подъемная сила крыла. Известные на сегодня ВЭУ использующие подъемную силу крыла остаются мало эффективными при отсутствии постоянно высоких скоростей потока. Относительной эффективности при использовании принципа подъемной силы крыла достигается только в районах с высокой среднегодовой скоростью ветра. При среднегодовых скоростях ветра 5 м/с и менее, использования подъемной силы крыла для производства механической энергии не представляется экономически целесообразным. Недостаток данного подхода в низком проценте поглощении кинетической энергии потока профилями лопасти при наличии угла атаки. Выходом при малых скоростях потока служит повышения % поглощения профилями лопасти кинетической энергии, через уменьшения угла атаки или полного устранения, применяя "лобовое" поглощения, когда профили лопасти перпендикулярны вектору скорости. At high average annual wind speeds, the wing lifting force is used to convert the kinetic energy of the flow into mechanical energy. Currently known wind turbines using wing lift remain ineffective in the absence of constantly high flow rates. Relative efficiency using the principle of wing lift is achieved only in areas with a high average annual wind speed. At an average annual wind speed of 5 m / s or less, the use of wing lift for the production of mechanical energy does not seem economically feasible. The disadvantage of this approach is the low percentage absorption of the kinetic energy of the flow by the blade profiles in the presence of an angle of attack. The way out at low flow rates is to increase the% absorption of the kinetic energy by the blade profiles, by reducing the angle of attack or by completely eliminating it, applying “frontal” absorption when the blade profiles are perpendicular to the velocity vector.
ВЭУ (JVfe АТ315724 (Т), 2006-02-15; DE60032430 (Т2), 2007-10-11; TW593884 (В), 2004-06-21; US2004164561(A1), 2004-08-26; ЕР1808599(А2), 2007-07-18) с горизонтальными осями лопасти на вертикальному валу, использующие "парусность» содержат ряд недостатков. При увеличении площади профиля в длину и ширину появляется момент «скручивания» на концах лопасти. Сложные системы управления и фиксации в рабочих и нейтральных положениях лопастей и т. д. Как результат не надежность и не эффективность ВЭУ. Wind turbines (JVfe АТ315724 (Т), 2006-02-15; DE60032430 (Т2), 2007-10-11; TW593884 (В), 2004-06-21; US2004164561 (A1), 2004-08-26; ЕР1808599 (А2 ), 2007-07-18) with horizontal axis of the blade on a vertical shaft, using “sail” contain a number of drawbacks. With an increase in the profile area in length and width, there is a moment of “twisting” at the ends of the blade. Complex control and fixing systems in working and neutral positions of the blades, etc. As a result, the reliability and efficiency of wind turbines are not.
Целью изобретения является создание ветродвигателя (ВД) вертикальной оси вала преобразующего кинетическую энергию ветра в механическую, при малых и высоких скоростях потока, с одновременным устранением недостатков указанных выше, и не только.
Новое это оснащения ВД горизонтальными осями, неподвижно закрепленными на валу с независимыми лопастями, встроенными амортизаторами сглаживания аэродинамических нагрузок при возрастании давления на профили. Перенос системы управления и фиксации рабочих и нейтральных положений лопасти от вертикальной оси ВД на горизонтальные несущие оси ветроколеса (ВК). The aim of the invention is the creation of a wind turbine (VD) of the vertical axis of the shaft converting the kinetic energy of the wind into mechanical, at low and high flow rates, while eliminating the disadvantages of the above, and not only. The new one is equipping the VD with horizontal axes fixedly mounted on the shaft with independent blades, built-in shock absorbers to smooth out aerodynamic loads with increasing pressure on the profiles. The transfer of the control system and fixing the working and neutral positions of the blade from the vertical axis of the VD to the horizontal bearing axes of the wind wheel (VK).
Несущие горизонтальные оси жестко и неподвижно закреплены на валу, рабочими органами выступают независимые лопасти закрепленные на цилиндре. Цилиндр закреплен на подшипниках вращающегося до 180 градусов вокруг своей оси. На оси между подшипниками установлен амортизатор рабочего и нейтрального положения лопасти. В цилиндре с внутренней стороны напротив амортизаторов установлены фиксаторы рабочего и нейтрального положения. В рабочем положении лопасть перпендикулярна вектору скорости потока, для сглаживания аэродинамических нагрузок на ВЭУ амортизаторы допускают отклонения лопасти до 90 градусов под давлением потока. Нейтральном положении лопасти отклоняются вокруг несущей оси до 90 градусов от рабочего положения при движении против потока, нивелируя сопротивления. Прямоугольные лопасти изготовлены из профиля с ребрами жесткости направленных перпендикулярно оси лопасти, состоят из двух не равных по размеру частей и уравновешенных по весу относительно оси. The bearing horizontal axes are rigidly and motionlessly fixed on the shaft, independent blades mounted on the cylinder act as working bodies. The cylinder is mounted on bearings rotating up to 180 degrees around its axis. On the axis between the bearings there is a shock absorber for the working and neutral positions of the blade. In the cylinder, on the inside, opposite the shock absorbers, the working and neutral position locks are installed. In the working position, the blade is perpendicular to the flow velocity vector; to smooth the aerodynamic loads on the wind turbines, the shock absorbers allow the blade to deviate up to 90 degrees under the flow pressure. In the neutral position, the blades deviate around the bearing axis to 90 degrees from the working position when moving against the flow, leveling the resistance. Rectangular blades are made of a profile with stiffeners directed perpendicular to the axis of the blade, consist of two parts of unequal size and balanced in weight relative to the axis.
В зависимости от мощности установки, количество, вид и тип функциональных элементов лопасти (фиксаторы рабочего и нейтрального положения, амортизаторы, подшипники, формы и рисунки профиля) могут отличатся. Несущих осей лопасти может быть 3 и более. Depending on the capacity of the installation, the number, type and type of functional elements of the blade (clamps of the working and neutral positions, shock absorbers, bearings, shapes and patterns of the profile) may differ. The bearing axes of the blade can be 3 or more.
Перенос механизмов управления и фиксации положений на несущие оси в купе с оригинальными особенностями лопастей позволяет: The transfer of control and fixation mechanisms to the bearing axes in combination with the original features of the blades allows:
1) Эффективно преобразовывать кинетическую энергию потока при малых и высоких скоростях в механическую; 1) Effectively convert the kinetic energy of the flow at low and high speeds into mechanical;
2) Устранит момент скручивания на концах, при использовании удлиненных прямоугольных лопастей повышенной площади профиля для максимального
поглощения кинетической энергии потока; 2) Eliminate the twisting moment at the ends, when using elongated rectangular blades with an increased profile area for maximum absorption of kinetic energy of a stream;
3) Функционировать лопастям независимо, обеспечивая вращения ВК в заданном направлении; 3) To operate the blades independently, ensuring the rotation of the VK in a given direction;
4) Отказаться от сложной системы ориентации на вектор скорости потока; 4) Refuse a complex system of orientation to the flow velocity vector;
5) Запустит ВЭУ при минимальной рабочей скорости ветра 0,5 м/с и с выходом на расчетную скорость 2 м/с; 5) Start the wind turbine with a minimum operating wind speed of 0.5 m / s and with access to the estimated speed of 2 m / s;
6) Упрощается система управления и фиксации положении лопастей без автоматизации и сложных механизмов контроля; 6) The control system and fixing the position of the blades is simplified without automation and complex control mechanisms;
7) Достигается повышения КПД и долговечность работы ВЭУ; 7) Achieved improved efficiency and durability of wind turbines;
8) Уменьшается металлоемкость и достигается высокая рентабельность при производстве электрической энергии; 8) Metal consumption is reduced and high profitability is achieved in the production of electric energy;
9) Строит промышленные ВЭУ в районах среднегодовыми скоростями ветра от 2- х метров и выше. Описание чертежей: 9) Builds industrial wind turbines in areas with average annual wind speeds of 2 meters and above. Description of drawings:
Фигура 1 - Ветроэнергетическая установка; Figure 1 - Wind power installation;
Фигура 2 - Лопасть ВК; Figure 2 - VC blade;
Фигура 3 - Диаграмма вращательного момента, создаваемого лопастью за один полный поворот вала; Figure 3 - Diagram of the torque created by the blade for one complete rotation of the shaft;
Фигура 4 - Лопасть в рабочем положении; Figure 4 - The blade is in working position;
Фигура 5 - Лопасть в нейтральном положении. Figure 5 - The blade in the neutral position.
Фигура 1 иллюстрирует ветроэнергетическую установку которая содержит вал ВД 1, несущую ось лопастей 2, лопасти 3, рабочий цилиндр 4, подшипник рабочего цилиндра 5, амортизатор 6, фиксатор рабочего положения 7, фиксатор нейтрального положения 8, профиль лопастей 9, ребра жесткости 10, генератор электрического тока 11, ремень привода 12, шкив вала ВЭУ 13, крепления вала 14, упорный подшипник 15, подшипник вала 15а, щит крепления 16, анкерное крепление 17, фундаментная плита 18 и перемычка жесткости 19. Figure 1 illustrates a wind power installation that includes a shaft VD 1, the bearing axis of the blades 2, the blades 3, the working cylinder 4, the bearing of the working cylinder 5, the shock absorber 6, the lock position 7, the lock neutral position 8, the profile of the blades 9, stiffeners 10, the generator electric current 11, drive belt 12, wind turbine shaft pulley 13, shaft mounts 14, thrust bearing 15, shaft bearing 15a, mount plate 16, anchor mount 17, foundation plate 18 and stiffener 19.
Фигура 2 иллюстрирует лопасть ВК. Figure 2 illustrates the blade VK.
Фигура 3 иллюстрирует диаграмму вращательного момента, создаваемого лопастью за один полный поворот вала.
Фигура 4 иллюстрирует лопасть в рабочем положении. Figure 3 illustrates a diagram of the torque generated by the blade in one complete rotation of the shaft. Figure 4 illustrates the blade in the operating position.
Фигура 5 иллюстрирует лопасть в нейтральном положении: амортизатор рабочего и нейтрального положения 6; фиксатор рабочего положения 7; фиксатор нейтрального положения 8; пружинная стойка амортизатора 20; упорная подушка нейтрального положения 21; направляющая пружины 22; и витая пружина амортизатора 23. Для применения данного изобретения в гидроэнергетике, где динамические нагрузки меньше, необходимо амортизаторы 6 рабочего и нейтрального положения на Фиг. 1 заменить на фиксатор рабочего и нейтрального положения.
Figure 5 illustrates the blade in the neutral position: shock absorber working and neutral position 6; locking position 7; neutral lock 8; spring strut 20; persistent pillow of neutral position 21; spring guide 22; and a coil spring of a shock absorber 23. For the application of this invention in hydropower, where the dynamic loads are less, shock absorbers 6 of the working and neutral positions in FIG. 1 to replace with a clamp of working and neutral position.
Claims
1. Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) содержит несущие горизонтальные оси (2) жестко и неподвижно закрепленных на валу (1), где рабочими органами выступают независимые лопасти (3) закрепленные на цилиндре (4) вращающегося на подшипниках (5) до 180 градусов вокруг своей оси, на оси (2) между подшипниками (5) установлен амортизаторы (6) рабочего и нейтрального положения лопасти (3), в цилиндре (4) с внутренней стороны напротив амортизаторы (6) установлены фиксаторы рабочего (7) и нейтрального положения (8), в рабочем положении лопасти (3) перпендикулярны вектору скорости ветрового потока (Vw), для сглаживания аэродинамических нагрузок на ВЭУ амортизаторы (6) допускают отклонения лопасти (3) до 90 градусов под давлением потока (Vw), в нейтральном положении лопасти (3) отклоняются вокруг несущей оси (2) до 90 градусов от рабочего положения при движении против потока (Vw), нивелируя сопротивления.
1. A wind turbine (wind turbine) contains horizontal supporting axles (2) rigidly and motionlessly mounted on a shaft (1), where independent blades (3) mounted on a cylinder (4) rotating on bearings (5) rotate 180 degrees around its axis, on the axis (2) between the bearings (5), shock absorbers (6) of the working and neutral positions of the blades (3) are installed, in the cylinder (4) opposite the shock absorbers (6), the working (7) and neutral positions (8) are mounted ), in working position the blades (3) are perpendicular to the vect the velocity of the wind flow (Vw), to smooth the aerodynamic loads on the wind turbines, the shock absorbers (6) allow the blades (3) to deviate up to 90 degrees under flow pressure (Vw), in the neutral position the blades (3) deviate around the bearing axis (2) to 90 degrees from the working position when moving against the flow (Vw), leveling the resistance.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/IB2014/064858 WO2016046604A1 (en) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | Wind turbine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/IB2014/064858 WO2016046604A1 (en) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | Wind turbine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2016046604A1 true WO2016046604A1 (en) | 2016-03-31 |
Family
ID=55580370
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/IB2014/064858 WO2016046604A1 (en) | 2014-09-26 | 2014-09-26 | Wind turbine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2016046604A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2290533C1 (en) * | 2005-06-27 | 2006-12-27 | Дальневосточный государственный технический университет | Windmill |
RU89634U1 (en) * | 2009-08-28 | 2009-12-10 | Михаил Сергеевич Минасбекян | WIND POWER INSTALLATION (OPTIONS) |
RU2395711C2 (en) * | 2006-06-29 | 2010-07-27 | Николай Васильевич Петров | Wind motor |
GB2488853A (en) * | 2011-03-08 | 2012-09-12 | Christopher Fredrick Burleigh | Fluid flow harnessing arrangement with thrust and return positions |
-
2014
- 2014-09-26 WO PCT/IB2014/064858 patent/WO2016046604A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2290533C1 (en) * | 2005-06-27 | 2006-12-27 | Дальневосточный государственный технический университет | Windmill |
RU2395711C2 (en) * | 2006-06-29 | 2010-07-27 | Николай Васильевич Петров | Wind motor |
RU89634U1 (en) * | 2009-08-28 | 2009-12-10 | Михаил Сергеевич Минасбекян | WIND POWER INSTALLATION (OPTIONS) |
GB2488853A (en) * | 2011-03-08 | 2012-09-12 | Christopher Fredrick Burleigh | Fluid flow harnessing arrangement with thrust and return positions |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
El-Samanoudy et al. | Effect of some design parameters on the performance of a Giromill vertical axis wind turbine | |
CN103742362B (en) | Independent variable pitch control system and method for direct-drive permanent magnet wind generating set | |
CN102305182B (en) | Vertical axis wind turbine (VAWT) with support bars with variable pitch angle blades | |
US20060078416A1 (en) | Vertical axis wind or water turbine | |
CN202756176U (en) | Vertical-axis wind turbine with speed-adjustable wind turbine blades | |
Yamada et al. | Overspeed control of a variable-pitch vertical-axis wind turbine by means of tail vanes | |
CN101936260A (en) | Pitch and revolving angle-changing wind power generator | |
EP2686547B1 (en) | Downwind turbine with free yaw system | |
WO2016046604A1 (en) | Wind turbine | |
KR20170000577A (en) | Vertical axis wind turbine with detachable drag force generating wing for lift force blade | |
WO2011131792A2 (en) | Wind turbine direction control | |
EP2937557A1 (en) | Wind wheel (with two alternatives) | |
CN201521400U (en) | Vertical shaft windmill device based on guide vanes and lifting vanes | |
RU161935U1 (en) | WIND POWER INSTALLATION OF CHARACTER TYPE OF BEAM STRUCTURE WITH VERTICAL ROTATION AXIS | |
CN201103511Y (en) | Variable oar wind wheel | |
WO2020152590A1 (en) | Turbine for a vertical-axis wind turbine generator | |
KR102028668B1 (en) | Non-resistance wind or hydraulic power unit | |
RU71707U1 (en) | ROTARY WIND ENGINE | |
US20180135594A1 (en) | Current Powered Generator Apparatus | |
WO2017111756A1 (en) | Low friction vertical axis-horizontal blade wind turbine with high efficiency | |
CN202832975U (en) | Two-vane centrifuge variable-pitch wind driven generator | |
GB2508813A (en) | Turbine blade with individually adjustable blade sections | |
CN203835618U (en) | Wind power generation device | |
CN102943742A (en) | Lateral torque blade perpendicular shaft fluid energy cushioning device | |
CN216241061U (en) | Wing-ground effect power generation device capable of changing attack angle through inclined plane matching |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 14902719 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205 DATED 24/08/2017) |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 14902719 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |