WO2011109003A1 - Wind energy installation - Google Patents
Wind energy installation Download PDFInfo
- Publication number
- WO2011109003A1 WO2011109003A1 PCT/UA2010/000058 UA2010000058W WO2011109003A1 WO 2011109003 A1 WO2011109003 A1 WO 2011109003A1 UA 2010000058 W UA2010000058 W UA 2010000058W WO 2011109003 A1 WO2011109003 A1 WO 2011109003A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- wind
- wind wheel
- cylindrical shell
- horizontal shaft
- conical axial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
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
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/04—Wind motors with rotation axis substantially parallel 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
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/0204—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor for orientation in relation to wind direction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/20—Rotors
- F05B2240/21—Rotors for wind turbines
- F05B2240/221—Rotors for wind turbines with horizontal axis
- F05B2240/2211—Rotors for wind turbines with horizontal axis of the multibladed, low speed, e.g. "American farm" type
-
- 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
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Definitions
- the group of inventions relates to wind energy and can be used to produce mechanical energy.
- a wind power installation comprising a support mounted on a foundation, a rotary part located at the upper end of the support and connected to it to be able to rotate around its vertical axis by means of a hinge device, mounted on the horizontal shaft of the rotary part of the wind wheel with an outer cylindrical shell and a conical axial air flow divider , between which blades are rigidly mounted, and actuators [certificate. on a utility model RF JMi? 74669, IPC F03D 3/00, publ. 07/10/2008], selected as a prototype.
- a weather vane is installed at the end of the horizontal shaft of the rotatable part opposite to the wind wheel; the outer cylindrical shell of the wind wheel is rigidly connected to the air intake and confuser, forming a working channel for the air flow; the conical axial air flow divider is rigidly connected to the disk located inside the wind wheel, and the wind wheel blades are rigidly mounted between the outer cylindrical shell and this disk and have the shape of a wing.
- the disadvantages of the known wind power installation are:
- the task to which the claimed group of inventions is directed is to increase the efficiency and reliability of the wind power installation at low, normal and high wind loads, increase the torque of the wind wheel and the coefficient of use of the force of the wind flow, reduce the harmful effects on humans, as well as create Possibilities for adjusting the wind load on the wind wheel while enhancing the wind flow
- the task of the first embodiment is solved by the fact that in a wind power installation containing a support installed on the foundation, a rotary part located on the upper end of the support and connected to it to be able to rotate around its vertical axis by means of a hinge device mounted on the horizontal shaft of the rotary part of the wind wheel with an external cylindrical shell and conical axial divider air flow between which the blades are rigidly mounted, and actuators according to the invention y, the rotary part is L-shaped, on a vertical strut of which a horizontal wind wheel shaft is located, the wind wheel is placed relative to the wind direction behind the axis of rotation of the rotary frame and has an inner cylindrical shell rigidly connected to the conical axial air divider and the horizontal wind wheel shaft, while between the outer and inner cylindrical shells are rigidly fixed blades of the sail type.
- the ratio of the total area of the sails to the area of the annular gap between the inner and outer shells is from 3 to 7.
- the problem is solved in that in a wind power installation containing a support installed on the foundation, a rotary part located at the upper end of the support and connected to it to be able to rotate around its vertical axis by means of a hinge device, a wind wheel mounted on a horizontal shaft of a rotary part with an outer cylindrical shell and a conical axial air flow divider, between which the blades are rigidly mounted, and actuators, according to the invention, the rotary part is made in the form of a frame with two vertical struts, between which there is a horizontal wind wheel shaft made telescopic, on the sliding part of which an additional conical axial air flow divider is installed, the wind wheel is placed relatively wind directions behind the axis of rotation of the rotary frame and has an inner cylindrical shell rigidly connected to the conical axial air splitter and the horizontal shaft of the wind wheel, while sailing-type blades are rigidly fixed between the outer and inner cylindrical shells.
- the ratio of the total area of the sails to the area of the annular gap between the inner and outer shells is from 0.6 to 5.
- the inner cylindrical shell of the wind wheel is rigidly connected to the conical axial air divider and the horizontal shaft of the wind wheel through radial beams.
- the ratio of the diameter of the inner cylindrical shell of the wind wheel to the diameter of the outer cylindrical shell is from 1: 2 to 6: 7.
- Sailing type blades rigidly fixed between the outer and inner cylinders and shells create a crevice sailing wind wheel in which the working area is increased.
- the wind wheel according to the first embodiment with increased aerodynamic drag of the annular sailing gap with increasing wind load does not ensure the passage of the entire volume of air and its excess goes beyond the wind wheel without creating overloads from the torque.
- the ratio of the total area of the sails to the area of the annular gap between the inner and outer shells (fill factor with rigid sails of the annular gap) for the second option is from 0.6 to 5, depending on the number of sails, which allows you to remove all the energy from the wind load on the wind wheel . Therefore, an increase in the torque of the wind wheel and the coefficient of utilization of the force of the wind flow is achieved.
- the filling factor approaches 3-7 (according to the first version)
- the aerodynamic resistance of the annular gap to the air flow increases with a speed of more than 18 m / s. Excess air, not being able to pass through the annular sailing gap, goes beyond the outer shell and passes the wind wheel without creating a torque higher than the calculated one.
- the inventive wind power installation can operate in any range of winds.
- the blades of a wind wheel operating in sail mode do not create high-frequency vibrations harmful to humans, which allows the installation of the inventive installation near residential buildings and enterprises.
- wind wheel can be made of light metals and alloys such as duralumin, or thin sheet stamped to give shape and rigidity to stainless steel, or synthetic resins reinforced with glass or synthetic fibers, as well as fabrics based on them.
- FIG. 1 is a schematic side view of a wind power installation: a - according to the first embodiment, b - according to the second embodiment;
- FIG. 2 is an isometric front view of a wind power installation: a - according to the first embodiment, b - according to the second embodiment;
- FIG. 3 is an isometric rear view of a wind power installation without a casing with a partial section of the wind wheel: a - according to the first embodiment, b - according to the second embodiment;
- FIG. 4 shows a schematic effect of the air flow at high wind load: a - according to the first option, b - according to the second option.
- the inventive wind power installation comprises a support 1 mounted on a foundation (not shown in Fig.), A rotary part 2 located on the upper end of the support 1 and connected to it to be able to rotate around its vertical axis by a hinge device 3.
- the rotary part 2 according to the first embodiment is made L-shaped and on its vertical strut 4 there is a horizontal shaft 5, on which a wind wheel 6 is installed, which is placed relative to the direction of the wind behind the axis of rotation of the swing frame 2.
- Turn part 2 on the second This variant is made in the form of a frame with two vertical posts 4 and 7. Between the vertical posts 4 and 7, there is a horizontal shaft 5, on which a wind wheel 6 is installed near the vertical column 4, which is placed relative to the wind direction behind the axis of rotation of the rotary frame 2.
- the wind wheel 6 has an outer 9 and an inner 10 cylindrical shell, between which the sail-type blades 11 are rigidly fixed, a conical axial air flow divider 12, rigidly connected to the inner 10 cylindrical shell and a horizontal shaft 5 by means of radial beams 13.
- the horizontal shaft 5 is made telescopic and an additional conical axial air flow divider 15 is mounted on its sliding part 14.
- Wind power installation works as follows.
- the wind wheel 6 turns towards the wind flow.
- the air flow moves from the center to the periphery of the wind wheel with the help of a conical axial air flow divider 12, while the drag decreases and the speed of the wind passing through the annular sailing gap increases.
- the torque from the horizontal shaft 5 of the wind wheel is removed through the multiplier by a hydrostatic transmission or an electric generator (not shown in FIG.) And transmitted to actuators (not shown in FIG.) For performing technological processes.
- the inventive wind power installation at low, normal and high wind loads has high efficiency and reliability, while allowing to obtain the necessary torque of the wind wheel and the maximum coefficient of energy from the wind flow, without exerting a harmful effect on humans, due to which it can used to produce clean renewable energy in close proximity to residential and industrial buildings.
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
Description
ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА WIND POWER PLANT
Группа изобретений относится к ветроэнергетике и может быть использована для получения механической энергии. The group of inventions relates to wind energy and can be used to produce mechanical energy.
Известна ветроэнергетическая установка, содержащая установленную на фундаменте опору, поворотную часть, расположенную на верхнем конце опоры и соединенную с ней для возможности поворота вокруг ее вертикальной оси посредством шарнирного устройства, установленное на горизонтальном валу поворотной части ветроколесо с наружной цилиндрической обечайкой и конусным осевым рассекателем потока воздуха, за между которыми жестко смонтированы лопасти, и исполнительные механизмы [свид. на полезную модель РФ JMi? 74669, МПК F03D 3/00, опубл. 10.07.2008], выбранная в качестве прототипа. В указанной ветроэнергетической установке на конце горизонтального вала поворотной части, противоположном ветроколесу, установлен флюгер; наружная цилиндрическая обечайка ветроколеса жестко соединена с воздухозаборником и конфузором, образующими для потока воздуха рабочий канал; конусный осевой рассекатель потока воздуха жестко соединен с диском, расположенным внутри ветроколеса, и лопасти ветроколеса жестко смонтированы между наружной цилиндрической обечайкой и этим диском и имеют форму крыла. Недостатками известной ветроэнергетической установки являются: A wind power installation is known comprising a support mounted on a foundation, a rotary part located at the upper end of the support and connected to it to be able to rotate around its vertical axis by means of a hinge device, mounted on the horizontal shaft of the rotary part of the wind wheel with an outer cylindrical shell and a conical axial air flow divider , between which blades are rigidly mounted, and actuators [certificate. on a utility model RF JMi? 74669, IPC F03D 3/00, publ. 07/10/2008], selected as a prototype. In said wind power installation, a weather vane is installed at the end of the horizontal shaft of the rotatable part opposite to the wind wheel; the outer cylindrical shell of the wind wheel is rigidly connected to the air intake and confuser, forming a working channel for the air flow; the conical axial air flow divider is rigidly connected to the disk located inside the wind wheel, and the wind wheel blades are rigidly mounted between the outer cylindrical shell and this disk and have the shape of a wing. The disadvantages of the known wind power installation are:
- рыскание поворотной части, так как аэродинамическое сопротивление воздухозаборника с конфузором и флюгера приблизительно равны, что снижает надежность работы установки; - yaw of the rotary part, since the aerodynamic resistance of the air intake with the confuser and the weather vane are approximately equal, which reduces the reliability of the installation;
- низкий крутящий момент ветроколеса, обусловленный тем, что воздухозаборник и конфузор сжимают воздушный поток, и усилие от ветра приложено к середине лопасти, что составляет 1/4 радиуса конфузора; - low torque of the wind wheel, due to the fact that the air intake and the confuser compress the air flow, and the force from the wind is applied to the middle of the blade, which is 1/4 of the radius of the confuser;
- невысокий коэффициент использования силы ветрового потока особенно в условиях малых ветровых нагрузок, так как коэффициент заполнения лопастями ометаемой площади составляет 1/2; - low coefficient of utilization of the wind flow force, especially under conditions of low wind loads, since the fill factor with the blades of the swept area is 1/2;
- создание ветроколесом высокочастотных колебаний, вредных для человека, в связи с тем, что оно работает в режиме крыла; - creation of high frequency vibrations harmful to humans by the wind wheel due to the fact that it works in wing mode;
- отсутствие возможности регулировки ветровой нагрузки на ветроколесо из-за чего при сильном ветре избыток крутящего момента будет постоянно гаситься на тормозном устройстве, что быстро его перегреет и выведет из строя. - the inability to adjust the wind load on the wind wheel due to which, in case of strong winds, the excess torque will constantly be extinguished on the brake device, which will quickly overheat and damage it.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, является повышение эффективности и надежности работы ветроэнергетической установки при малых, нормальных и повышенных ветровых нагрузках, повышение крутящего момента ветроколеса и коэффициента использования силы ветрового потока, снижение вредного воздействия на человека, а также создание возможности регулировки йетровой нагрузки на ветроколесо при усилении ветрового потока The task to which the claimed group of inventions is directed is to increase the efficiency and reliability of the wind power installation at low, normal and high wind loads, increase the torque of the wind wheel and the coefficient of use of the force of the wind flow, reduce the harmful effects on humans, as well as create Possibilities for adjusting the wind load on the wind wheel while enhancing the wind flow
Поставленная задача по первому варианту решается тем, в ветроэнергетической установке, содержащей установленную на фундаменте опору, поворотную часть, расположенную на верхнем конце опоры и соединенную с ней для возможности поворота вокруг ее вертикальной оси посредством шарнирного устройства, установленное на горизонтальном валу поворотной части ветроколесо с наружной цилиндрической обечайкой и конусным осевым рассекателем потока воздуха, между которыми жестко смонтированы лопасти, и исполнительные механизмы, согласно изобретению, поворотная часть выполнена L-образной формы, на вертикальной стойке которой расположен горизонтальный вал ветроколеса, ветроколесо размещено относительно направления ветра за осью вращения поворотной рамы и имеет внутреннюю цилиндрическую обечайку, жестко соединенную с конусным осевым рассекателем воздуха и горизонтальным валом ветроколеса, при этом между наружной и внутренней цилиндрическими обечайками жестко закреплены лопасти парусного типа. При этом отношение суммарной площади парусов к площади кольцевой щели между внутренней и наружной обечайками составляет от 3 до 7. The task of the first embodiment is solved by the fact that in a wind power installation containing a support installed on the foundation, a rotary part located on the upper end of the support and connected to it to be able to rotate around its vertical axis by means of a hinge device mounted on the horizontal shaft of the rotary part of the wind wheel with an external cylindrical shell and conical axial divider air flow between which the blades are rigidly mounted, and actuators according to the invention y, the rotary part is L-shaped, on a vertical strut of which a horizontal wind wheel shaft is located, the wind wheel is placed relative to the wind direction behind the axis of rotation of the rotary frame and has an inner cylindrical shell rigidly connected to the conical axial air divider and the horizontal wind wheel shaft, while between the outer and inner cylindrical shells are rigidly fixed blades of the sail type. The ratio of the total area of the sails to the area of the annular gap between the inner and outer shells is from 3 to 7.
По второму варианту поставленная задача решается тем, что в ветроэнергетической установке, содержащей установленную на фундаменте опору, поворотную часть, расположенную на верхнем конце опоры и соединенную с ней для возможности поворота вокруг ее вертикальной оси посредством шарнирного устройства, установленное на горизонтальном валу поворотной части ветроколесо с наружной цилиндрической обечайкой и конусным осевым рассекателем потока воздуха, между которыми жестко смонтированы лопасти, и исполнительные механизмы, согласно изобретению, поворотная часть выполнена в виде рамы с двумя вертикальными стойками, между которыми расположен горизонтальный вал ветроколеса, выполненный телескопическим, на выдвижной части которого установлен дополнительный конусный осевой рассекатель потока воздуха, ветроколесо размещено относительно направления ветра за осью вращения поворотной рамы и имеет внутреннюю цилиндрическую обечайку, жестко соединенную с конусным осевым рассекателем воздуха и горизонтальным валом ветроколеса, при этом между наружной и внутренней цилиндрическими обечайками жестко закреплены лопасти парусного типа. According to the second embodiment, the problem is solved in that in a wind power installation containing a support installed on the foundation, a rotary part located at the upper end of the support and connected to it to be able to rotate around its vertical axis by means of a hinge device, a wind wheel mounted on a horizontal shaft of a rotary part with an outer cylindrical shell and a conical axial air flow divider, between which the blades are rigidly mounted, and actuators, according to the invention, the rotary part is made in the form of a frame with two vertical struts, between which there is a horizontal wind wheel shaft made telescopic, on the sliding part of which an additional conical axial air flow divider is installed, the wind wheel is placed relatively wind directions behind the axis of rotation of the rotary frame and has an inner cylindrical shell rigidly connected to the conical axial air splitter and the horizontal shaft of the wind wheel, while sailing-type blades are rigidly fixed between the outer and inner cylindrical shells.
При этом отношение суммарной площади парусов к площади кольцевой щели между внутренней и наружной обечайками составляет от 0,6 до 5. The ratio of the total area of the sails to the area of the annular gap between the inner and outer shells is from 0.6 to 5.
И для обоих вариантов: And for both options:
- внутренняя цилиндрическая обечайка ветроколеса жестко соединена с конусным осевым рассекателем воздуха и горизонтальным валом ветроколеса посредством радиальных балок. - the inner cylindrical shell of the wind wheel is rigidly connected to the conical axial air divider and the horizontal shaft of the wind wheel through radial beams.
- отношение диаметра внутренней цилиндрической обечайки ветроколеса к диаметру наружной цилиндрической обечайки составляет от 1 :2 до 6:7. Расположение ветроколеса относительно направления ветра за осью вращения поворотной рамы позволяет ему за счёт собственного аэродинамического сопротивления разворачиваться навстречу ветровому потоку, т. е. самоориентироваться по ветру, что исключает рыскание поворотной части при воздействии ветровой нагрузки. - the ratio of the diameter of the inner cylindrical shell of the wind wheel to the diameter of the outer cylindrical shell is from 1: 2 to 6: 7. The location of the wind wheel relative to the direction of the wind behind the axis of rotation of the rotary frame allows it, due to its own aerodynamic drag, to unfold towards the wind flow, i.e., to orient itself in the wind, which eliminates the yaw of the rotary part when exposed to wind load.
Лопасти парусного типа, жестко закрепленные между наружной и внутренней ци л индри чес ким и обечайками, создают щелевое парусное ветроколесо, в котором увеличена рабочая площадь. Ветррколесо по первому варианту с повышенным аэродинамическим сопротивлением кольцевой парусной щели при повышении ветровой нагрузки не обеспечивает прохождение всего объема воздуха и его избыток уходит за пределы ветроколеса, не создавая перегрузок от крутящего момента. Sailing type blades rigidly fixed between the outer and inner cylinders and shells create a crevice sailing wind wheel in which the working area is increased. The wind wheel according to the first embodiment with increased aerodynamic drag of the annular sailing gap with increasing wind load does not ensure the passage of the entire volume of air and its excess goes beyond the wind wheel without creating overloads from the torque.
По второму варианту благодаря выполнению горизонтального вала ветроколеса телескопическим и установке на его выдвижной части дополнительного конусного осевого рассекателя потока воздуха, который, выдвигаясь при повышенной ветровой нагрузке, частично или полностью отсекает ветер от ветроколеса и нет необходимости излишнюю мощность ветрового потока гасить на тормозных устройствах и, таким образом, повышается надежность работы ветроэнергетической установки при повышенных ветровых нагрузках. При этом достигнута возможность регулировки ветровой нагрузки на ветроколесо при изменении усилия ветрового потока. According to the second option, due to the horizontal shaft of the wind wheel being telescopic and the installation of an additional conical axial air flow divider on its sliding part, which, moving forward with an increased wind load, partially or completely cuts off the wind from the wind wheel and there is no need to extinguish the excess wind flow power on the brake devices and, thus, the reliability of the wind power installation at high wind loads increases. At the same time, it was possible to adjust the wind load on the wind wheel when changing the force of the wind flow.
При отношении диаметра внутренней цилиндрической обечайки ветроколеса к диаметру наружной цилиндрической обечайки в заявляемых пределах перемещаем поток воздуха от центра к периферии ветроколеса с помощью конусного осевого рассекателя потока воздуха, получаем центр приложения силы ветра на 5/6 радиуса ометаемой ветроколесом площади, при этом в два раза увеличивая скорость ветра, проходящего через кольцевую парусную щель. В оптимальном варианте увеличение крутящего момента по сравнению с лопастью ветряка прототипа составляет (5/6) х 2/(1/2) = 3,6 раза на каждую лопасть, где точка приложения силы: 5/6 радиуса для заявляемого изобретения, 1/2 радиуса для прототипа; 2 - отношение заполнения лопастями ометаемой площади изобретения к прототипу. При этом, отношение суммарной площади парусов к площади кольцевой щели между внутренней и наружной обечайками (коэффициент заполнения жёсткими парусами кольцевой щели) для второго варианта составляет от 0,6 до 5 в зависимости от количества парусов, что позволяет снимать всю энергию от ветровой нагрузки на ветроколесо. Следовательно, достигнуто повышение крутящего момента ветроколеса и коэффициента использования силы ветрового потока. При приближении коэффициента заполнения к величине 3-7 (по первому варианту) увеличивается аэродинамическое сопротивление кольцевой щели воздушному потоку со скоростью движения больше 18 м/сек. Излишнее количество воздуха, не имея возможности пройти через кольцевую парусную щель, выходит за пределы наружной обечайки и минует ветроколесо, не создавая крутящий момент выше расчетного. With the ratio of the diameter of the inner cylindrical shell of the wind wheel to the diameter of the outer cylindrical shell in the claimed range, we move the air flow from center to the periphery of the wind wheel with the help of a conical axial air flow divider, we get the center of application of the wind force by 5/6 of the radius of the area swept by the wind wheel, while doubling the speed of the wind passing through the annular sailing gap. In the optimal embodiment, the increase in torque compared to the blade of the prototype wind turbine is (5/6) x 2 / (1/2) = 3.6 times for each blade, where the point of application of force: 5/6 radius for the claimed invention, 1 / 2 radius for the prototype; 2 - the ratio of filling the blades swept area of the invention to the prototype. Moreover, the ratio of the total area of the sails to the area of the annular gap between the inner and outer shells (fill factor with rigid sails of the annular gap) for the second option is from 0.6 to 5, depending on the number of sails, which allows you to remove all the energy from the wind load on the wind wheel . Therefore, an increase in the torque of the wind wheel and the coefficient of utilization of the force of the wind flow is achieved. When the filling factor approaches 3-7 (according to the first version), the aerodynamic resistance of the annular gap to the air flow increases with a speed of more than 18 m / s. Excess air, not being able to pass through the annular sailing gap, goes beyond the outer shell and passes the wind wheel without creating a torque higher than the calculated one.
Благодаря ветроколесу с увеличенным аэродинамическим сопротивлением кольцевой парусной щели (по первому варианту) и наличию дополнительного конусного осевого рассекателя потока воздуха (по второму варианту) заявляемая ветроэнергетическая установка может работать в любом диапазоне ветров. При этом лопасти ветроколеса, работающие в режиме паруса (движение лопасти меньше скорости движения ветра), не создают высокочастотных колебаний, вредных для человека, что позволяет устанавливать заявляемую установку рядом с жилыми постройками и предприятиями. Thanks to the wind wheel with increased aerodynamic drag of the annular sail gap (according to the first embodiment) and the presence of an additional conical axial flow divider air (in the second embodiment) the inventive wind power installation can operate in any range of winds. At the same time, the blades of a wind wheel operating in sail mode (the movement of the blade is less than the speed of the wind) do not create high-frequency vibrations harmful to humans, which allows the installation of the inventive installation near residential buildings and enterprises.
Детали ветроколеса могут быть изготовлены из легких металлов и сплавов типа дюралюминия, или тонкой листовой штампованной для придания формы и жесткости нержавеющей стали, или синтетических смол, армированных стеклянными или синтетическими волокнами, а также тканями на их основе. Details of the wind wheel can be made of light metals and alloys such as duralumin, or thin sheet stamped to give shape and rigidity to stainless steel, or synthetic resins reinforced with glass or synthetic fibers, as well as fabrics based on them.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами: The essence of the claimed utility model is illustrated by drawings:
- на фиг. 1 представлен схематический вид сбоку ветроэнергетической установки: а - по первому варианту, б - по второму варианту; - in FIG. 1 is a schematic side view of a wind power installation: a - according to the first embodiment, b - according to the second embodiment;
- на фиг. 2 представлен изометрический вид спереди ветроэнергетической установки: а - по первому варианту, б - по второму варианту; - in FIG. 2 is an isometric front view of a wind power installation: a - according to the first embodiment, b - according to the second embodiment;
- на фиг, 3 представлен изометрический вид сзади ветроэнергетической установки без кожуха с частичным разрезом ветроколеса: а - по первому варианту, б - по второму варианту; - Fig. 3 is an isometric rear view of a wind power installation without a casing with a partial section of the wind wheel: a - according to the first embodiment, b - according to the second embodiment;
- на фиг. 4 представлено схематическое действие потока воздуха при повышенной ветровой нагрузке: а - по первому варианту, б - по второму варианту. Заявляемая ветроэнергетическая установка содержит установленную на фундаменте (на фиг. не показано) опору 1, поворотную часть 2, расположенную на верхнем конце опоры 1 и соединенную с ней для возможности поворота вокруг ее вертикальной оси посредством шарнирного устройства 3. Поворотная часть 2 по первому варианту вьшолнена L-образной формы и на ее вертикальной стойке 4 расположен горизонтальный вал 5, на котором установлено ветроколесо 6, размещенное относительно направления ветра за осью вращения поворотной рамы 2. Поворотная часть 2 по второму варианту вьшолнена в виде рамы с двумя вертикальными стойками 4 и 7. Между вертикальными стойками 4 и 7, расположен горизонтальный вал 5, на котором возле вертикальной стойки 4 установлено ветроколесо 6, размещенное относительно направления ветра за осью вращения поворотной рамы 2. - in FIG. 4 shows a schematic effect of the air flow at high wind load: a - according to the first option, b - according to the second option. The inventive wind power installation comprises a support 1 mounted on a foundation (not shown in Fig.), A rotary part 2 located on the upper end of the support 1 and connected to it to be able to rotate around its vertical axis by a hinge device 3. The rotary part 2 according to the first embodiment is made L-shaped and on its vertical strut 4 there is a horizontal shaft 5, on which a wind wheel 6 is installed, which is placed relative to the direction of the wind behind the axis of rotation of the swing frame 2. Turn part 2 on the second This variant is made in the form of a frame with two vertical posts 4 and 7. Between the vertical posts 4 and 7, there is a horizontal shaft 5, on which a wind wheel 6 is installed near the vertical column 4, which is placed relative to the wind direction behind the axis of rotation of the rotary frame 2.
В обоих вариантах на горизонтальном валу 5 сзади ветроколеса In both cases, on a horizontal shaft 5 behind the wind wheel
6 установлены исполнительные механизмы (на фиг. не показано), закрытые кожухом 8. Ветроколесо 6 имеет наружную 9 и внутреннюю 10 цилиндрические обечайки, между которыми жестко закреплены лопасти 11 парусного типа, конусный осевой рассекатель потока воздуха 12, жестко соединенный с внутренней 10 цилиндрической обечайкой и горизонтальным валом 5 посредством радиальных балок 13. 6 actuators are installed (not shown in FIG.), Closed by a casing 8. The wind wheel 6 has an outer 9 and an inner 10 cylindrical shell, between which the sail-type blades 11 are rigidly fixed, a conical axial air flow divider 12, rigidly connected to the inner 10 cylindrical shell and a horizontal shaft 5 by means of radial beams 13.
По второму варианту горизонтальный вал 5 выполнен телескопическим и на его выдвижной части 14 установлен дополнительный конусный осевой рассекатель потока воздуха 15. According to the second option, the horizontal shaft 5 is made telescopic and an additional conical axial air flow divider 15 is mounted on its sliding part 14.
Ветроэнергетическая установка работает следующим образом. При набегании ветра на ветроколесо, за счёт собственного аэродинамического сопротивления, ветроколесо 6 разворачивается навстречу ветровому потоку. Поток воздуха перемещается от центра к периферии ветроколеса с помощью конусного осевого рассекателя потока воздуха 12, при этом уменьшается лобовое сопротивление и увеличивается скорость ветра, проходящего через кольцевую парусную щель. Крутящий момент с горизонтального вала 5 ветроколеса снимают через мультипликатор гидростатической трансмиссией или электрогенератором (на фиг. не показано) и передают на исполнительные механизмы (на фиг. не показано) для выполнения технологических процессов. Wind power installation works as follows. When the wind runs on a wind wheel, due to its own aerodynamic drag, the wind wheel 6 turns towards the wind flow. The air flow moves from the center to the periphery of the wind wheel with the help of a conical axial air flow divider 12, while the drag decreases and the speed of the wind passing through the annular sailing gap increases. The torque from the horizontal shaft 5 of the wind wheel is removed through the multiplier by a hydrostatic transmission or an electric generator (not shown in FIG.) And transmitted to actuators (not shown in FIG.) For performing technological processes.
При увеличении скорости ветра выше расчетной по первому варианту (фиг. 4а) избыточное количество воздуха не может преодолеть кольцевую парусную щель с повышенным аэродинамическим сопротивлением и выходит за пределы ветроколеса, чем обеспечивается его сохранение, а по второму варианту (фиг. 46) выдвижная часть 14 с дополнительным конусным осевым рассекателем потока воздуха 15 при помощи собственной автоматики (на фиг, не показано) выдвигается вперёд и отсекает ветер от ветроколеса, также обеспечивая его сохранение. When the wind speed increases above the calculated one according to the first variant (Fig. 4a), excess air cannot overcome the annular sailing gap with increased aerodynamic drag and goes beyond the wind wheel, which ensures its conservation, and according to the second variant (Fig. 46), the sliding part 14 with an additional conical axial air flow divider 15, using its own automation (not shown in FIG.), it moves forward and cuts off the wind from the wind wheel, also ensuring its conservation.
Таким образом, заявляемая ветроэнергетическая установка при малых, нормальных и повышенных ветровых нагрузках имеет высокую эффективность и надежность, позволяя при этом получать необходимый крутящий момент ветроколеса и максимальный коэффициент получения энергии с ветрового потока, не оказывая вредного воздействия на человека, благодаря чему может использоваться для получения экологически чистой возобновляемой энергии в непосредственной близости с жилыми и производственными постройками. При этом возможна регулировка ветровой нагрузки на ветроколесо при усилении ветрового потока. И, кроме того, позволяет быть полностью автономным любому бизнесу, а также безопасно для птиц в связи с малой частотой вращения ветроколеса. Thus, the inventive wind power installation at low, normal and high wind loads has high efficiency and reliability, while allowing to obtain the necessary torque of the wind wheel and the maximum coefficient of energy from the wind flow, without exerting a harmful effect on humans, due to which it can used to produce clean renewable energy in close proximity to residential and industrial buildings. At the same time, it is possible to adjust the wind load on the wind wheel while increasing the wind flow. And, in addition, it allows you to be completely autonomous to any business, and is also safe for birds due to the low speed of the wind wheel.
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201002217 | 2010-03-01 | ||
| UAA201002217A UA94183C2 (en) | 2010-03-01 | 2010-03-01 | Haletskyis wind-driven power plant (variants) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2011109003A1 true WO2011109003A1 (en) | 2011-09-09 |
Family
ID=44542453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/UA2010/000058 Ceased WO2011109003A1 (en) | 2010-03-01 | 2010-09-06 | Wind energy installation |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA94183C2 (en) |
| WO (1) | WO2011109003A1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013163425A1 (en) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | Flodesign Wind Turbine Corp. | Down wind fluid turbine |
| WO2014065687A3 (en) * | 2012-05-10 | 2014-10-23 | Puie Ioan | Aeolian turbine with horizontal axis |
| US9546550B2 (en) | 2012-04-23 | 2017-01-17 | Thomas Francis Landon | Bypass foil |
| WO2017134604A1 (en) * | 2016-02-01 | 2017-08-10 | Roger Phillips | Highly efficient wind turbine |
| WO2020091601A1 (en) * | 2018-11-02 | 2020-05-07 | Dutch Ventus Ip B.V. | Horizontal axis wind turbine with stabilizing wing |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1765557A1 (en) * | 1990-07-20 | 1992-09-30 | Организация "Технотрон" | Telescope joint |
| RU11271U1 (en) * | 1999-01-28 | 1999-09-16 | Липчинский Михаил Иванович | WIND PUMP INSTALLATION |
| FR2869068A1 (en) * | 2004-04-16 | 2005-10-21 | Rdcr | Turbomachine for use in e.g. wind turbine, has fluid deflecting unit with deflector that is delimited by lateral deflecting surface presenting concavity turned towards upstream of fluid flow |
| US20070013196A1 (en) * | 2005-07-14 | 2007-01-18 | Chen Shih H | Wind Power Generator |
| RU74669U1 (en) * | 2008-02-26 | 2008-07-10 | Борис Васильевич Панасов | WIND POWER PLANT |
| RU82273U1 (en) * | 2008-12-25 | 2009-04-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Оптифлейм Солюшенз" | WIND GENERATOR |
-
2010
- 2010-03-01 UA UAA201002217A patent/UA94183C2/en unknown
- 2010-09-06 WO PCT/UA2010/000058 patent/WO2011109003A1/en not_active Ceased
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1765557A1 (en) * | 1990-07-20 | 1992-09-30 | Организация "Технотрон" | Telescope joint |
| RU11271U1 (en) * | 1999-01-28 | 1999-09-16 | Липчинский Михаил Иванович | WIND PUMP INSTALLATION |
| FR2869068A1 (en) * | 2004-04-16 | 2005-10-21 | Rdcr | Turbomachine for use in e.g. wind turbine, has fluid deflecting unit with deflector that is delimited by lateral deflecting surface presenting concavity turned towards upstream of fluid flow |
| US20070013196A1 (en) * | 2005-07-14 | 2007-01-18 | Chen Shih H | Wind Power Generator |
| RU74669U1 (en) * | 2008-02-26 | 2008-07-10 | Борис Васильевич Панасов | WIND POWER PLANT |
| RU82273U1 (en) * | 2008-12-25 | 2009-04-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Оптифлейм Солюшенз" | WIND GENERATOR |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9546550B2 (en) | 2012-04-23 | 2017-01-17 | Thomas Francis Landon | Bypass foil |
| WO2013163425A1 (en) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | Flodesign Wind Turbine Corp. | Down wind fluid turbine |
| WO2014065687A3 (en) * | 2012-05-10 | 2014-10-23 | Puie Ioan | Aeolian turbine with horizontal axis |
| WO2017134604A1 (en) * | 2016-02-01 | 2017-08-10 | Roger Phillips | Highly efficient wind turbine |
| WO2020091601A1 (en) * | 2018-11-02 | 2020-05-07 | Dutch Ventus Ip B.V. | Horizontal axis wind turbine with stabilizing wing |
| NL2021921B1 (en) * | 2018-11-02 | 2020-05-14 | Dutch Ventus Ip B V | Horizontal axis wind turbine with stabilizing wing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| UA94183C2 (en) | 2011-04-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10612515B2 (en) | Vertical axis wind turbine | |
| CN102959237B (en) | Steering device, wind turbine system, and method of directing fluid flow | |
| KR100828234B1 (en) | Wind turbine for generating electricity | |
| JP6803332B2 (en) | Single frame type impeller of wind power generator | |
| US9004864B2 (en) | Wind turbine | |
| US11236724B2 (en) | Vertical axis wind turbine | |
| JP2010522847A (en) | Multistage wind turbine with variable blade displacement | |
| KR20130129179A (en) | Vertical axis wind turbine | |
| WO2011109003A1 (en) | Wind energy installation | |
| AU2010264534B2 (en) | Wind turbine | |
| WO2006123951A1 (en) | A wind turbine | |
| CN112912613B (en) | Wind turbine | |
| RU2267647C1 (en) | Wind motor with "banana" blades and method of control of rotational frequency of wind-power turbine | |
| RU104252U1 (en) | WIND POWER PLANT | |
| CN202040019U (en) | Wind power generation device | |
| CN107429659A (en) | Wind generator system | |
| RU2518786C2 (en) | Wind-power station of high power efficiency | |
| JP3102155U (en) | Wind turbine for power generation | |
| UA54909U (en) | Wind wheel of wind-driven power plant | |
| KR20090132706A (en) | Wind power conversion rotary power generator (wind generator) | |
| WO2014104866A1 (en) | Wind power plant |
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: 10847120 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: 10847120 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |