WO2018132888A1 - Ветрогенератор - Google Patents
Ветрогенератор Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018132888A1 WO2018132888A1 PCT/BY2018/000001 BY2018000001W WO2018132888A1 WO 2018132888 A1 WO2018132888 A1 WO 2018132888A1 BY 2018000001 W BY2018000001 W BY 2018000001W WO 2018132888 A1 WO2018132888 A1 WO 2018132888A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- wind
- air
- confusers
- wind generator
- generator
- Prior art date
Links
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
- F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
-
- 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
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
- F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
-
- 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
Definitions
- the field of technology relates to wind energy, namely to wind generators used to convert kinetic wind energy into mechanical, electrical energy.
- WEA wind power units
- wind power stations including wind turbines with horizontal and vertical axes of rotors, propeller, drum and rotor types.
- wind turbines with horizontal and vertical axes of rotors, propeller, drum and rotor types.
- Only two- and three-blade propellers received practical rasterization. They have complex but designed blades, an expensive gearbox with a large gear ratio, a generator, a computer for controlling the position of the blades and orienting the wheel to the wind. : Due to the large mass of the wind wheel and the blades of their regulation system. provisions cannot provide the correct orientation of the wheel to the wind, rapidly changing its speed and direction. As a result of the constant discrepancy between the setting of the position of the blades and the wheel with the direction and speed of the wind, the coefficient of utilization of the wind farm power does not exceed 10-23%.
- multi-blade wind wheels - wind wheels having many blades, such as, for example, 006361 OAPO
- Wind power units with a vertical axis of rotation are also widely known.
- An example is the patents registered by the Eurasian Patent Office N ° 0063 1 (KZ2002 / 008 (Z)
- Savonius wind turbine The vertical location of the rotor axis solves the problem of taking an air flow of arbitrary direction, however, an effective turbine (or other blade system) operating on an air flow directed perpendicular to the axis of rotation of the turbine has not yet been invented. Attempts to use the mathematical apparatus to create optimal surfaces of turbines with a vertical axis of rotation with high efficiency does not give, and probably will not be able to give, in principle, as evidenced by the lack of industrial designs of wind turbines with a vertical axis of rotation of the rotor, launched into at least small-scale production.
- Wind turbines are also known, the principle of which is based on the use of an upward flow of air in pipes as well as other exotic wind energy systems.
- the problem solved by the invention is to create a wind generator capable of working in all directions and wind speeds of 5 m / s and above while receiving greater power and quality of the generated electricity.
- the design of the wind generator consists of trapezoidal cofusors arranged in a circle in several tiers that are able to receive and repeatedly accelerate the air flow supplied to the turbine by a kinetically coupled electric generator located in a wind-driven device.
- FIG. 1 schematically shows a three-tier wind generator
- Vetrogonerator is a structure consisting th 'vetrouskoritelya of (1) non-return valves (2), the vent ustroystvami- ⁇ turbine (4) which is kinematically connected to an electric generator (5). ''
- Wind accelerator b (1) consists of onop (l. L) on which it is rigid. fixed annular platforms (1.2) in the center of which are conduit-shaped ducts (1.3). The lower annular platform (1.2) is located at a height (H) from the surface of the earth, and the subsequent ones at a distance (L) from each other. Between the annular platforms (1.2) are fixed partitions (1.4) evenly spaced around the circle of annular sites (1.2). At the outer ends of the partitions (1.4), two door leaves (1.6) are fixed on hinges (1.5) in the same plane as the partitions (1.4). The door leaves (1.6) are wind regulators and serve to regulate the flow of air entering the accelerator (1), as well as to protect the wind generator from adverse weather conditions.
- HORIZONTAL RODS - grids play the role of stops, ensuring the rotation of the dampers in a predetermined direction.
- the outer surface of the duct a (1.3) and all the check valves of one tier form an annular cavity (C).
- the air flow from the confusers into the annular cavity (C) moves in a spiral from top to bottom and enters the conical duct (1.3) of the next tier.
- Tapered ducts (1.3) are designed to transmit air flow from I mustache to the tier, and then to the turbine (4).
- Conical duct (1.3). the lower tier is connected to the diffuser (3.1) of the air exhaust device (3) in which the turbine (4) is placed kinematically connected with the electric generator (5).
- the air vent device ( ⁇ ) is a diffuser (3.1) enclosed by a conical casing (3.2), which is rigidly attached to the annular platform (1.2) of the lower tier with the help of several partitions ( ⁇ . ⁇ ) uniformly located on the outer surface of the casing (3.2).
- the lower surface of the annular platform (1.2) of the partition (3.3) and the outer surface of the conical casing (3.2) forms several air intakes (Fig. 1), which direct the trapped and accelerated air flow to the outlet of the diffuser (3.1) of the air exhaust device (3).
- Such a design of the air exhaust device ( ⁇ ) creates a pressure drop in the air flow coming into the confuser of the wind accelerator (1) and exiting from the diffuser (3.1) of the air exhaust device ( ⁇ ). Which helps to increase the power of the wind generator.
- the wind accelerator (1) is closed from above by a cover (1.7), in the center of which there is a conical duct (1.3).
- the wind generator works on the principle of multiple acceleration of the air flow entering the wind accelerator, and then going to the turbine.
- the invention is based on currently known principles, the technical result obviously follows from the essence of the invention. :
- the proposed wind generator can be manufactured under industrial production conditions with the minimum equipment requirements and staff qualifications.
Abstract
Ветрогенератор предназначен Для преобразования кинетической энергий ветра в механическую либо электрическую. Ветрогенератор состоит из конфузоров трапецеидальной формы расположенных по кругу в несколько ярусов. Это дает возможность поучить конструкцию с большой воздухоприемной поверхностью способной многократно ускорять принятые потоки воздуха, тем самым получать большую мощность на выходе из ветрогенератора. Все конфузоры, на входе воздуха в ветрогенератор, снабжены устройствами способными регулировать подачу воздуха в ветрогенератор и защищать его от неблагоприятных погодных условий. На выходе из конфузоров установлены обратные клапана способные пропускать, удерживать и направлять поток воздуха принятый конфузорами в конические воздуховоды каждого яруса. Конические воздуховоды служат для передачи воздушного потока из яруса в ярус и в воздухоотводное устройство в котором размещена турбина кинематически связанная с электрогенератором.
Description
Название изобретения: Ветрогенератор Индекс рубрики МП : F03D 1/00, F03D 1/04
Область техники. Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к ветрогенераторам, используемым для преобразования кинетической энергии ветра в механическую, электрическую энергию.
Уровень техники
Известен ряд типов ветроэнергетических агрегатов (ВЭА) и
ветроэлектрических станций (ВЭС), включающих ВЭА с горизонтальными и вертикальными осями роторов, пропеллерного, барабанного и роторного типов. Практическое расйрострайениё получили лишь пропеллерные двух- и трехлопастные агрега ты. Они имеют сложные но конструкции лопасти, , дорогой редуктор с большим передаточным числом, генератор, компьютер для управления положением лопастей и ориентированием колеса на ветер. : Из-за большой массы ветроколеса и лопастей системы регулирования их . положения не могут обеспечить правильное ориентирование колеса на ветер, быстро меняющий свои скорость и направление. В результате постоянного несоответствия установки положения лопастей и колеса направлению и скорости ветра, коэффициент использования мощности ВЭС не превышает 10-23%.
Недостаток этих самых промышленно распространенных систем в низком КПД, обусловленном рядом факторов - от малой площади рабочих поверхностей лопастей до необходимости перепозиционирования оси вращения лопастей вслед за изменяющимся вектором направления
воздушного потока. Поворот таких зачас тую огромных и массивных установок со вращающимися лопастями создает огромные нагрузки в несущих конструкциях, что влечет за собой ограничение на использование таковых ветровых генераторов географическими районами с наиболее стабильными воздушными потоками. Экономическая составляющая также ;
оставляет желать лучшего - стоимость современных ветряных установок очень велика как в производстве, так и в сопровождении и обслуживании.
Вопрос малой площади поверхности лопастей решается
использованием многолопастных ветровых колес - известны ветровые колеса, имеющие множество лопаток, как например 006361 ОАПО
( AU2003/000683 2003.05.30), ШЮ5152 КАПО и множества прочих вариаций.
Суть всех этих разработок сводится к некой вращающейся вокруг своей горизонтальной оси лопастной системе, неким образом позиционирующейся в направлении «на ветер», разворачиваясь вокруг своей вертикальной оси.
Также широко известны ветроэнергетические агрегаты с вертикальной осью вращения. Примером могу т служить патенты, зарегистрированные Евразийским патентным ведомством за N° 0063 1 (KZ2002/008 ( Z)
2002.06.05 ЕАПО) а также Ж) 18354 (PCT/KZ2006/000010), а также
ветродвигатель системы Савониуса. Вертикальное расположение оси ротора решает проблему забора воздушного потока произвольного направления, однако до сих пор не изобретена эффективная турбина (или иная лопастная система) работающая на воздушном потоке направленном перпендикулярно к оси вращения турбины. Попытки использовать математический аппарат для создания оптимальных поверхностей турбин с вертикальной осью вращения обладающих высоким КПД результата не дает, и вероятно не сможет дать в принципе, о чем свидетельствует отсутствие промышленных образцов ветроустановок с вертикальной осью вращения ротора, запущенных в хотя бы мелкосерийное производство.
Также широко известны системы позиционируемых воздуховодов, раструбов, конфузоров, позиционирующихся самыми разнообразными способами на воздушные потоки и направляющие воздушные массы на турбины (ветровые колеса) параллельно оси вращения турбины.
" Большинство этих конструкций не имеют права на жизнь вследствие своей · очевидной несуразности. Примером может СЛУЖИТЬ SU 17831 14 А]
Известны также ветроустановкй, принцип действия которых построен на использовании восходящего потока воздуха в трубах а также иные экзотические ветроэнергетические системы.
. Таким образом, в настоящее время не существует эффективного- и органичного технического решени для использования энергий воздушного ; потока, поступающего с произвольного направления на ветровое колесо турбинного типа (как наиболее эффективного с точки зрения КПД)
Перечень фигур чертежей
Фигура 1. Конструкция ветрогенератора
Фигура 2.;Эскиз внутреннего устройства' (разреза ^
.·· Фигура 3'. Диффузо воздуХоотводного устройства- (вид В)
Фигура 4. Иллюстрация работы лепестков обратного клапана.
Сущность изобретения
Задача решаемая изобретением заключается в создании ветрогенератора способного работать при любых направлениях и скоростях ветра от 5 м/с и выше при этом получать большую мощность и качество получаемой электроэнергии.
Технический результат достигается тем, что конструкция ветрогенератора состоит из трапециейдальных коифузоров расположенных по кругу в несколько ярусов которые способны принимать и многократно ускорять воздушный поток подаваемый на турбину кинетически связанной электрогенератором, расположенных в ветроотводном устройстве.
На фиг. 1 схемати но изображен трехъярусный ветрогёнератор
Ветрогёнератор представляет собой конструкцию, состоя ую 'из ветроускорителя( 1 ), обратных клапанов(2), воздухоотводного устройствами- · турбины(4), кинематически связанной с электрогенератором(5).'
з
Ветроускорител ь( 1 ) состоит из onop(l . l ) на которых жестко . закреплены кольцевые площадки(1.2) в центре которых находятся воздуховоды(1 .3) конической формы. Нижняя кольцевая площадка(1.2) расположена на высоте (Н) от поверхности земли, а последующие на расстоянии (L) друг от друга. Между кольцевыми площадками(1.2) закреплены перегородки ( 1.4 ) равномерно расположенных по кругу кольцевых площадок( 1.2). На внешних торцах перегородок (1.4) на шарнирах (1.5) закреплено по две створки дверей(1.6) в одной плоскости с перегородками (1.4). Створки дверей (1.6) являются ветрорегуляторами и служат для регулирования потока воздуха поступающего в ветроускоритель( 1 ), а также для защиты ветрогенератора от неблагоприятных погодных условий.
Две кольцевые площадки( 1.2) в центре которых находится конический воздуховод(1.3) связанны между собой перегородками(1.4) с шарнирно закрепленными на них створками дверей(1.6) образует один ярус трапециеидальных конфузоров (фиг. 1) равномерно расположенных по кругу. Таких ярусов может быть несколько, каждый из которых увеличивает площадь воздухаприема. Для удержания воздушного потока в центральной части ветроускорителя( 1 ), на' выходе из конфузоров каждого яруса, установлены обратные ·, клапаны(2). Обратный клапан(2) состоит из металяической сетки(2.1 ) которая служит каркасом обратного клапана(2). На вертикальных прутьях сетки, через одну или несколько ячеек, шарнирно закреплены заслонки(2.2) из эластичного материала. Г оризонтальные прутья-- сетки выполняют роль упоров, обеспечивающих поворо т заслонок в заранее заданную сторону. Наружная поверхность воздуховод а(1.3) и все обратные клапана одного яруса образуют кольцевую полость (С). Воздушный поток из конфузоров попавший в кольцевую полость (С) движется по спирали сверху- вниз и попадает в конический воздуховод(1.3) следующего яруса. Конические воздуховоды( 1.3) предназначены для передачи воздушного
потока из я уса в ярус, а затем на турбину(4). Конический воздуховод(1.3). нижнего яруса соединяется с диффузором (3.1) воздухоотводного устройства(З) в котором размещена турбина(4) кинематически связанная с электрогенератором(5). Ваздухоотводное устройетво(З) представляет собой диффузор (3.1) огра денный кожухом(3.2) конической формы, который жестко крепится к кольцевой площадке(1.2) нижнего яруса при помощи нескольких перегородок(З.З) равномерно расположенных на наружной поверхности кожуха(3.2). Нижняя поверхность кольцевой площадки(1.2) перегородки (3.3) и наружная поверхность конического кожуха (3.2) образует несколько воздухозаборников (фиг. 1), которые направляют захваченный и ускоренный поток воздуха на выход из диффузора(3.1 ) воздухоотводного устройства(З), Такая конструкция воздухоотводного устройства(З) создает перепад давления воздушного потока поступающего в конфузоры ветроускорителя (1 ) и выходящего из диффузора (3.1 ) воздухоотводящего устройства(З). Что способствует увеличению мощности ветро генератора.
Ветроускоритель( 1 ) сверху закрыт крышкой( 1.7), в центре которой находится конический воздуховод(1.3).
Ветрогенератор работает по принципу многократного ускорения воздушного потока поступающего в ветроускоритель, а затем идущего на турбину.
Ветер, захваченный конфузорами всех ярусов ветроускрителя(1) проходя по ним увеличивает скорость движения, открывает заслонки (2.2) обратных клапанов(2) каждого яруса, попадает в кольцевые полости (С) образованные внутренними поверхностями обратных клапанов(2) и наружными поверхностями конических воздуховодов( 1.3) каждого яруса. Воздушный поток попавший в кольцевые полости (С) движется по спирали сверху-вниз в направлении заданным обратными клапанами(2). Двигаясь по кольцевым полостям (С) воздушный поток плотно прижимает заслонки(2.2) обратных клапанов(2) друг к другу и каркасу клапана, тем самым удерживая
воздушный поток в кольцевой полости(С). Воздушные потоки из кольцевых. полостей(С) всех ярусов попадают в конические воздуховоды(1.3) и проходя по ним объединяются, при этом скорость, а Следовательно и мощность воздушного потока многократно увеличивается, после чего попадает на -, лопасти турбины(4) кинематически связанной с электрогенератором (5):. : , ;
При минимальной скорости ветра дверки(1.6) ветрорегулирующего устройства всех ярусов находятся в открыто состоянии. Весь, принятый поток воздуха проходя по конфузорам многократно ускоряется и попадает на турбину(4). При возрастающей скорости потока воздуха при котором турбина(4) не может обеспечить нормальную работу электрогенератора(5), дверки(1.6) ветрорегулирующего устройства конфузоров одного из ярусов закрываются. Количество и скорость воздуха поступающего в. ветроускоритель уменьшается. Турби'на(4) продолжает работу в заранее заданном режиме.
Сведения, подтверждающие возможность осуществлений изобретения
. Изобретение основано на известных в настоящее время принципах, технический результат очевидно следует из сущности изобретения. : Предлагаемый ветрогенератор может изготавливаться в условия промышленного производства с минимальнамй требованиями к оборудованию, квалификации персонала.
Claims
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ветрогенератор, состоящий из копфузоров трапецеидальной формы расположенных по кругу в несколько ярусов, способный принимать ветер любого направления, ускорять и передавать его на Турбину, кинематически связанную с электрогенератором расположенную в ветроотвоДном устройстве, отличается тем, что прием Ветра осуществляют Конфузоры снабженные на входе ветрорегулирующими устройствами и на выходе из них обратными клапанами, а передачу принятого и ускоренного потока воздуха из яруса в ярус а зате диффузор ветроотводного устройства с размещенной в нем турбиной, осуществляют воздуховоды конической форм расположенные в центре ветрогенератора .
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BY20170023 | 2017-01-19 | ||
| BY20170023 | 2017-01-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2018132888A1 true WO2018132888A1 (ru) | 2018-07-26 |
Family
ID=62907454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/BY2018/000001 WO2018132888A1 (ru) | 2017-01-19 | 2018-01-17 | Ветрогенератор |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2018132888A1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2156884C1 (ru) * | 1999-04-05 | 2000-09-27 | Романов Герард Александрович | Ветросиловая энергоустановка башенного типа |
| RU2285149C2 (ru) * | 2004-06-16 | 2006-10-10 | Станислав Иванович Гусак | Вихревая ветроэнергетическая установка "ялынка" |
| DE102011108512A1 (de) * | 2011-07-26 | 2013-01-31 | Peter Borgsmüller | Windkraftanlage |
| DE102011108993A1 (de) * | 2011-08-01 | 2013-02-07 | Günther Enderle | Windkraftanlage |
| CN204327402U (zh) * | 2014-11-12 | 2015-05-13 | 车勇良 | 新型风力发电装置 |
-
2018
- 2018-01-17 WO PCT/BY2018/000001 patent/WO2018132888A1/ru active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2156884C1 (ru) * | 1999-04-05 | 2000-09-27 | Романов Герард Александрович | Ветросиловая энергоустановка башенного типа |
| RU2285149C2 (ru) * | 2004-06-16 | 2006-10-10 | Станислав Иванович Гусак | Вихревая ветроэнергетическая установка "ялынка" |
| DE102011108512A1 (de) * | 2011-07-26 | 2013-01-31 | Peter Borgsmüller | Windkraftanlage |
| DE102011108993A1 (de) * | 2011-08-01 | 2013-02-07 | Günther Enderle | Windkraftanlage |
| CN204327402U (zh) * | 2014-11-12 | 2015-05-13 | 车勇良 | 新型风力发电装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6800955B2 (en) | Fluid-powered energy conversion device | |
| Allaei et al. | INVELOX: Description of a new concept in wind power and its performance evaluation | |
| US10184453B1 (en) | System for extracting energy from wind and thermal gradients | |
| CA1266005A (en) | Wind turbine "runner" impulse type | |
| US7484363B2 (en) | Wind energy harnessing apparatuses, systems, methods, and improvements | |
| US7847428B2 (en) | Reduced friction wind turbine apparatus and method | |
| US20100296913A1 (en) | Wind power generating system with vertical axis jet wheel turbine | |
| CN105240207B (zh) | 风力涡轮机以及使用风力涡轮机导向流体流的方法 | |
| US20080273977A1 (en) | Methods and Devices for Utilizing Flowing Power | |
| US20140356163A1 (en) | Turbomachine | |
| US10823140B2 (en) | Vertical axis wind turbine structure | |
| WO2008121024A1 (fr) | Installation éolienne | |
| RU2511780C1 (ru) | Ветровой энергетический модуль с вертикальной центростремительной турбиной и высокоэффективная энергетическая установка для производства переменного электрического тока | |
| WO2018132888A1 (ru) | Ветрогенератор | |
| RU114106U1 (ru) | Ветроэнергетический модуль | |
| RU2688095C1 (ru) | Ветряная регулируемая установка с вертикальной осью вращения | |
| CN103147922A (zh) | 垂直式聚风罩风力发电动力机组的动力装置 | |
| KR20110079794A (ko) | 수평바람을 수직기류로 바꾸는 집풍관 이용 풍력발전장치 | |
| WO2016060636A1 (ru) | Энергетическая система управления локальными атмосферными потоками (варианты) | |
| CN102650264A (zh) | 一种并联矩阵整合型风力发电系统 | |
| RU2249722C1 (ru) | Роторная ветроэлектростанция | |
| EP3243002B1 (en) | Regulatable air-flow acceleration unit for wind energy conversion equipment | |
| RU188712U1 (ru) | Фотоветровая автономная электростанция | |
| RU61362U1 (ru) | Ветроэнергетическая установка ковалева | |
| CN208396865U (zh) | 一种新型垂直轴风力发电机组 |
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: 18741183 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18741183 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |