RU2231681C1 - Windmill - Google Patents
Windmill Download PDFInfo
- Publication number
- RU2231681C1 RU2231681C1 RU2003105440/06A RU2003105440A RU2231681C1 RU 2231681 C1 RU2231681 C1 RU 2231681C1 RU 2003105440/06 A RU2003105440/06 A RU 2003105440/06A RU 2003105440 A RU2003105440 A RU 2003105440A RU 2231681 C1 RU2231681 C1 RU 2231681C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hollow
- channel
- inlet
- confuser
- diffuser
- Prior art date
Links
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008602 contraction Effects 0.000 abstract 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 206010040925 Skin striae Diseases 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000031439 Striae Distensae Diseases 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- Y02E10/728—Onshore wind turbines
-
- 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
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к экологически чистой ветроэнергетике, в частности к ветродвигателям, имеющим вертикальную ось вращения, и может быть использовано для выработки электроэнергии или выполнения механической работы, например, для создания электростанций в местах, где отсутствует электроэнергия и преобладают постоянные ветры.The invention relates to environmentally friendly wind energy, in particular to wind turbines having a vertical axis of rotation, and can be used to generate electricity or perform mechanical work, for example, to create power plants in places where there is no electricity and constant winds prevail.
Известен ветродвигатель [1], содержащий конструкционный каркас с опорными подшипниками вертикального вала, на котором с возможностью вращения установлен полый направляющий аппарат с боковыми стенками, образующими конфузорно-диффузорный канал, и расположенное внутри полого направляющего аппарата, жестко установленное на валу ветроколесо с лопастями.Known wind turbine [1], containing a structural frame with thrust bearings of a vertical shaft, on which a hollow guide apparatus with side walls forming a confuser-diffuser channel is mounted rotatably, and located inside the hollow guide apparatus, a wind wheel with blades rigidly mounted on the shaft.
Недостатками аналога являются:The disadvantages of the analogue are:
- большое аэродинамическое сопротивление ветроколеса;- large aerodynamic drag of the wind wheel;
- низкий эффект флюгирования полого направляющего аппарата с одной вогнутой стенкой;- low feathering effect of a hollow guide vane with one concave wall;
- невозможность автоматического регулирования мощности ветродвигателя и его защиты от перегрузок при порывах ветра, ураганах и т. д.- the inability to automatically control the power of the wind turbine and its protection against overloads when wind gusts, hurricanes, etc.
Прототипом предлагаемого изобретения является ветродвигатель [2], содержащий конструкционный каркас с опорными подшипниковыми узлами вертикального вала, кинематически связанного с потребителем механической энергии, жестко установленное на валу полое ветроколесо, состоящее из двух горизонтальных дисков с лопастями, полый выпукло-вогнутый направляющий аппарат, установленный на валу с возможностью вращения и флюгирования и содержащий внутреннюю профильную перегородку, охватывающую ветроколесо и образующую конфузорно-диффузорный канал с вертикальными стенками, регулировочное устройство ограничения потока воздуха.The prototype of the invention is a wind turbine [2], comprising a structural frame with support bearing units of a vertical shaft kinematically connected to a consumer of mechanical energy, a hollow wind wheel rigidly mounted on the shaft, consisting of two horizontal disks with blades, a hollow convex-concave guide apparatus mounted on the shaft with the possibility of rotation and feathering and containing an internal profile baffle covering a wind wheel and forming a confuser-diffuser channel Al with vertical walls, adjusting device for restricting air flow.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
- возникающие на входе и выходе ветроколеса завихрения воздуха, которые значительно снижают эффективность преобразования энергии поступающего потока воздуха в крутящий момент вала ветроколеса;- air turbulence at the inlet and outlet of the wind wheel, which significantly reduces the efficiency of converting the energy of the incoming air flow into the torque of the wind wheel shaft;
- возможны травмы (и гибель) птиц, попадающих между ветроколесом и полым направляющим аппаратом.- injuries (and death) of birds falling between the wind wheel and the hollow guiding device are possible.
Указанные недостатки ставят задачу повышения эффективности преобразования энергии ветра и, следовательно, повышения мощности ветродвигателя, а также исключения травм и гибели птиц.These shortcomings set the task of increasing the efficiency of conversion of wind energy and, consequently, increasing the power of the wind turbine, as well as eliminating injuries and death of birds.
Указанная задача достигается нижеописываемым ветродвигателем, содержащим конструкционный каркас с опорными подшипниковыми узлами вертикального вала, кинематически связанного с потребителем механической энергии, жестко установленное на валу полое ветроколесо из двух горизонтальных дисков с лопастями, полый выпукло-вогнутый направляющий аппарат, установленный с возможностью вращения и флюгирования и содержащий внутреннюю профильную перегородку, охватывающую ветроколесо и образующую конфузорно-диффузорный канал с вертикальными стенками, регулировочное устройство ограничения потока воздуха, дополнительно в конфузорном и диффузорном каналах полого выпукло-вогнутого направляющего аппарата установлены направляющие (аэродинамические) лопатки и на входе конфузорного канала установлена сетка, укрепленная по его периметру.This task is achieved by the wind turbine described below, comprising a structural frame with support bearing units of a vertical shaft kinematically connected to a consumer of mechanical energy, a hollow wind wheel rigidly mounted on the shaft from two horizontal disks with blades, a hollow convex-concave guide device mounted for rotation and feathering and containing an internal profile partition covering a wind wheel and forming a confuser-diffuser channel with vertical enkami, adjusting the air flow-limiting device, and further a convergent diffuser channels hollow convex-concave guide apparatus mounted guides (aerodynamic) of the blade and the inlet channel is installed confuser mesh, reinforced at its perimeter.
Установка (монтаж) в конфузорном и диффузорном каналах полого выпукло-вогнутого направляющего аппарата направляющих (аэродинамических) лопаток необходима для уменьшения завихрений воздуха, возникающих на входе и выходе ветроколеса, значительно снижающих эффективность преобразования энергии поступающего потока воздуха в крутящий момент вала ветроколеса.Installation (installation) in the confuser and diffuser channels of the hollow convex-concave guide apparatus of the guide (aerodynamic) blades is necessary to reduce air turbulence occurring at the inlet and outlet of the wind wheel, significantly reducing the efficiency of converting the energy of the incoming air flow into the torque of the wind wheel shaft.
Установка (монтаж) на входе конфузорного канала сетки, укрепленной по его периметру, необходима для исключения возможных травм (и гибели) птиц, попадающих между ветроколесом и полым направляющим аппаратом.Installation (installation) at the inlet of the confuser channel of the mesh, fortified around its perimeter, is necessary to exclude possible injuries (and death) of birds falling between the wind wheel and the hollow guiding apparatus.
Выполнение ветродвигателя в совокупности с вышеизложенными признаками (признаками формулы изобретения) является новым для ветродвигателей и, следовательно, соответствует критерию "новизна".The implementation of the wind turbine in combination with the foregoing features (features of the claims) is new to wind turbines and, therefore, meets the criterion of "novelty."
Вышеприведенная совокупность отличительных признаков не известна на данном уровне развития техники и не следует из общеизвестных правил конструирования ветродвигателей и их вспомогательного оборудования, что доказывает соответствие критерию "изобретательский уровень".The above set of distinctive features is not known at this level of technological development and does not follow from the well-known rules for designing wind turbines and their auxiliary equipment, which proves compliance with the criterion of "inventive step".
Конструктивная реализация ветродвигателя с указанной совокупностью существенных признаков не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию "промышленная применимость".The constructive implementation of a wind turbine with the indicated set of essential features does not present any structural, technical and technological difficulties, from which the compliance with the criterion of "industrial applicability" follows.
На фиг.1 представлен схематический вид ветродвигателя спереди с разрезом по Б-Б.Figure 1 presents a schematic view of a wind turbine in front with a section along BB.
На фиг.2 представлен схематический разрез по А-А ветродвигателя (на фиг.1, вид сверху).Figure 2 presents a schematic section along aa of the wind turbine (in figure 1, a top view).
Ветродвигатель содержит (см. фиг.1 и 2) конструкционный каркас, расположенный на основании 1 (бетонной плите, грунте и так далее). Конструкционный каркас состоит из вертикальных стоек 2, верхней перекладины 3, растяжек 4 и опорных подшипниковых узлов, соответственно, нижнего 5, расположенного на основании 1, и верхнего 6 - в центре перекладины 3. В опорных подшипниковых узлах 5 и 6 установлен вертикальный вал 7, кинематически связанный ременной 8, цепной или другой передачей с потребителем механической энергии 9, например, электрогенератором с редуктором. На валу 7 установлено ветроколесо 10, состоящее из жестко закрепленных на валу 7 соответственно верхнего и нижнего горизонтальных дисков, по периферии которых и между ними неподвижно и равномерно установлены лопасти. Полый направляющий аппарат 11, охватывающий ветроколесо 10, установлен на валу 7 (с возможностью вращения и флюгирования), соответственно, на нижнем 12 и верхнем 13 подшипниках. Вертикальные стенки полого направляющего аппарата 11 образуют конфузорный (входной) и диффузорный (на выходе) каналы для потока проходящего воздуха. В конфузорном канале установлены входные направляющие лопатки 16, а в дифузорном канале - выходные направляющие лопатки 17. На входе конфузорного канала установлена сетка (защитная) 18, укрепленная по его периметру (по площади входа в конфузорный канал полого направляющего аппарата 11). Размеры ячеек сетки 18 могут быть сравнимы с линейным зазором между ветроколесом 10 и полым направляющим аппаратом 11. Сетка предпочтительно должна быть выполнена из тонкого высокопрочного материала, например, из стальной проволоки, покрытой антикоррозийным покрытием. Сетка должна обладать малым аэродинамическим сопротивлением проходящему через нее потоку воздуха.The wind turbine contains (see FIGS. 1 and 2) a structural frame located on the base 1 (concrete slab, soil, and so on). The structural frame consists of vertical posts 2, the upper crossbar 3, the braces 4 and the bearing support units, respectively, the lower 5, located on the base 1, and the upper 6 - in the center of the crossbar 3. A vertical shaft 7 is installed in the supporting bearing units 5 and 6, kinematically connected by a belt 8, chain or other transmission with a consumer of mechanical energy 9, for example, an electric generator with a gearbox. A
Ветродвигатель работает следующим образом. Поток движущегося воздуха, набегая на полый направляющий аппарат 11, благодаря его вогнуто-выпуклому исполнению и использованию эффекта флюгирования, автоматически поворачивает аппарат 11 конфузорным каналом (с уставленными в нем входными лопатками 16, защитной сеткой 18) против потока и в таком положении устойчиво удерживается до тех пор, пока ветер не изменит своего направления. Поток входящего воздуха сжимается в конфузорном канале без завихрений, благодаря прохождению через входные лопатки, при этом происходит увеличение скорости потока воздуха и направление его на лопасти ветроколеса 10. Ветроколесо 10 получает вращающий момент, который через вал 7 и кинематическую связь 8 передается потребителю механической энергии 9 (электрогенератору с редуктором). Из ветроколеса 10 поток воздуха попадает в диффузорный канал с установленными выходными лопатками 17, между которыми он расширяется без завихрений и дополнительной потери энергии и скорости (скорость потока при этом равномерно падает) и выходит из аппарата 11. При сильном ветре (или при сильных порывах ветра) “срабатывает” регулировочное устройство ограничения потока воздуха (такое же, как у прототипа, на фиг.1 и 2 не показано), которое поворачивает полый направляющий аппарат в сторону вращения ветроколеса 10, при этом поток воздуха, поступающий в конфузорный канал и, соответственно, на ветроколесо 10, уменьшается и скорость его вращения падает. При сильном постоянном ветре может наступить устойчивое равновесное положение аппарата 11 под некоторым углом к направлению ветра, когда силы трения автоматического центробежного регулятора будут уравновешены аэродинамической силой флюгирования аппарата 11.The wind turbine operates as follows. The flow of moving air, running onto the
При обслуживании ветродвигателя и его ремонте, для обеспечения неподвижности ветроколеса 10 достаточно развернуть аппарат 11 его выпуклой стенкой против направления ветра и зафиксировать его в таком положении каким-либо способом (например, при помощи дополнительных растяжек).When servicing the wind turbine and its repair, to ensure the immobility of the
Мощность электрогенератора ветродвигателя может составлять от 5 до 100 кВт, в зависимости от размеров (габаритов) ветродвигателя. Установка ветроколеса ветродвигателя предпочтительна на высотах не менее 10-12 м.The power of the wind turbine electric generator can be from 5 to 100 kW, depending on the size (dimensions) of the wind turbine. Installation of a wind turbine of a wind turbine is preferred at heights of at least 10-12 m.
Технико-экономическое преимущество изобретения заключается в том, что установленные (вмонтированные) в конфузорном и диффузорном каналах полого выпукло-вогнутого направляющего аппарата направляющие (аэродинамические) лопатки позволяют уменьшить завихрения воздуха, возникающие на входе и выходе ветроколеса. При этом устраняются затраты энергии на вихреобразование и значительно повышается эффективность преобразования энергии поступающего потока воздуха в крутящий момент вала ветроколеса. А установка (монтаж) на входе конфузорного канала (укрепленной по его периметру) защитной сетки позволяет исключить возможные травмы (и гибель) птиц, которые могут попасть между ветроколесом и полым направляющим аппаратом.The technical and economic advantage of the invention lies in the fact that the guide (aerodynamic) vanes installed (mounted) in the confuser and diffuser channels of the hollow convex-concave guide apparatus reduce the air turbulence occurring at the inlet and outlet of the wind wheel. This eliminates the cost of energy for vortex formation and significantly increases the efficiency of converting the energy of the incoming air flow into the torque of the wind wheel shaft. And the installation (installation) at the inlet of the confuser channel (reinforced along its perimeter) of the protective net allows you to exclude possible injuries (and death) of birds that can get between the wind wheel and the hollow guiding device.
Источники информацииSources of information
1. Патент Российской Федерации №2039308, кл. F 03 D 3/02, 09.07.95 г., бюл. №19.1. Patent of the Russian Federation No. 2039308, cl. F 03 D 3/02, July 9, 1995, bull. No. 19.
2. Патент Российской Федерации №2166665, кл. F 03 D 3/02, 10.05.2001 г., бюл. №13 - прототип.2. Patent of the Russian Federation No. 2166665, cl. F 03 D 3/02, 05/10/2001, bull. No. 13 is a prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003105440/06A RU2231681C1 (en) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | Windmill |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003105440/06A RU2231681C1 (en) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | Windmill |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2231681C1 true RU2231681C1 (en) | 2004-06-27 |
Family
ID=32846817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003105440/06A RU2231681C1 (en) | 2003-02-25 | 2003-02-25 | Windmill |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2231681C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3986785A (en) * | 1975-02-04 | 1976-10-19 | David Ferencz | Vertical axis wind motor |
| SU1564375A1 (en) * | 1988-03-01 | 1990-05-15 | Харьковский авиационный институт им.Н.Е.Жуковского | Wind set |
| RU2039308C1 (en) * | 1991-09-11 | 1995-07-09 | Нигат Минахметович Набиуллин | Wind motor |
| RU2166665C1 (en) * | 2000-02-21 | 2001-05-10 | Военный инженерно-технический университет | Windmill |
| WO2002095221A1 (en) * | 2001-05-23 | 2002-11-28 | Gunter Krauss | Kinetic energy installation, in particular a wind energy installation |
-
2003
- 2003-02-25 RU RU2003105440/06A patent/RU2231681C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3986785A (en) * | 1975-02-04 | 1976-10-19 | David Ferencz | Vertical axis wind motor |
| SU1564375A1 (en) * | 1988-03-01 | 1990-05-15 | Харьковский авиационный институт им.Н.Е.Жуковского | Wind set |
| RU2039308C1 (en) * | 1991-09-11 | 1995-07-09 | Нигат Минахметович Набиуллин | Wind motor |
| RU2166665C1 (en) * | 2000-02-21 | 2001-05-10 | Военный инженерно-технический университет | Windmill |
| WO2002095221A1 (en) * | 2001-05-23 | 2002-11-28 | Gunter Krauss | Kinetic energy installation, in particular a wind energy installation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7484363B2 (en) | Wind energy harnessing apparatuses, systems, methods, and improvements | |
| US8459930B2 (en) | Vertical multi-phased wind turbine system | |
| RU2645187C2 (en) | Vertical-axial wind and hydraulic turbine with flow control | |
| US20100187828A1 (en) | Wind energy harnessing apparatuses, systems, methods, and improvements | |
| US20120099977A1 (en) | Fluid directing system for turbines | |
| US9194371B2 (en) | Wind turbine | |
| KR101747119B1 (en) | A bidirectional water turbine | |
| US20140356163A1 (en) | Turbomachine | |
| US8403623B2 (en) | Wind energy power enhancer system | |
| CA2951254A1 (en) | Device for converting kinetic energy of a flowing medium to electrical energy | |
| DE102019007452B3 (en) | Bidirectional flow machine | |
| RU2638120C1 (en) | Wind turbine plant | |
| WO2006123951A1 (en) | A wind turbine | |
| CA2766068C (en) | Wind turbine with blade tip enclosure | |
| CN101749179B (en) | Rectification speed increasing tower used for vertical axis wind turbine | |
| CN100453803C (en) | Roof wind power installation | |
| EP3597900B1 (en) | Wind turbine | |
| RU2156885C1 (en) | Wind-driven power plant of rotational type | |
| RU2231681C1 (en) | Windmill | |
| NL1040829C2 (en) | Wind and wave energy conversion. | |
| RU2156884C1 (en) | Wind-driven power plant of tower type | |
| RU2166665C1 (en) | Windmill | |
| RU2661567C2 (en) | Wind power plant and method of electricity producing | |
| RU2231682C1 (en) | Windmill | |
| RU2338089C2 (en) | Volkov-system method and device for generating power by "sail entrapment" method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050226 |