[go: up one dir, main page]

RU2459976C1 - Wind-driven power generator - Google Patents

Wind-driven power generator Download PDF

Info

Publication number
RU2459976C1
RU2459976C1 RU2011134096/06A RU2011134096A RU2459976C1 RU 2459976 C1 RU2459976 C1 RU 2459976C1 RU 2011134096/06 A RU2011134096/06 A RU 2011134096/06A RU 2011134096 A RU2011134096 A RU 2011134096A RU 2459976 C1 RU2459976 C1 RU 2459976C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
wind
blades
axis
plates
Prior art date
Application number
RU2011134096/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Петрович Вигаев (RU)
Валерий Петрович Вигаев
Original Assignee
Валерий Петрович Вигаев
Михов Александр Петрович
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валерий Петрович Вигаев, Михов Александр Петрович filed Critical Валерий Петрович Вигаев
Priority to RU2011134096/06A priority Critical patent/RU2459976C1/en
Priority to PCT/IB2012/051197 priority patent/WO2013024367A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2459976C1 publication Critical patent/RU2459976C1/en

Links

Images

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 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/061—Rotors characterised by their aerodynamic shape, e.g. aerofoil profiles
    • 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 
    • F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical
    • 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
    • F05B2240/211—Rotors for wind turbines with vertical axis
    • F05B2240/216—Rotors for wind turbines with vertical axis of the anemometer type
    • 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
    • F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/301—Cross-section characteristics
    • 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
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/10—Geometry two-dimensional
    • F05B2250/18—Geometry two-dimensional patterned
    • F05B2250/181—Geometry two-dimensional patterned ridged
    • 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
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/30—Arrangement of components
    • F05B2250/31—Arrangement of components according to the direction of their main axis or their axis of rotation
    • F05B2250/312—Arrangement of components according to the direction of their main axis or their axis of rotation the axes being parallel to each other
    • 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
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/40—Movement of component
    • F05B2250/41—Movement of component with one degree of freedom
    • F05B2250/411—Movement of component with one degree of freedom in rotation
    • 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)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: wind-driven power generator includes rotor with vertical rotation axis, which is arranged inside fixed holder of wind guiding plates and formed with blades attached to load-carrying cylinder so that a slot-type hole is formed along their base between them and load-carrying cylinder. Each blade is equipped on front side of its plane with main longitudinal swirlers in the form of Δ- or I-shaped projections made throughout the length of blades and perpendicular to plane of blades. On rear side of plane of each blade, on its vertical edge which is the closest one to load-carrying cylinder of axis there made is additional swirler in the form of longitudinal thickening having Δ-shape in its cross section. Each wind guiding plate is located radially along rotor axis, besides, it is flat and has smooth bend in narrow part of confuser channel formed with adjacent wind guiding plates for air flow direction, at an angle of 80° to 90° to longitudinal section of rotor blade and it is equipped at least with one plate turned by means of an actuator, which is located along surface of wind guiding plate with rotation axis parallel to rotor axis. Load-carrying cylinder of rotor axis is equipped with retractable plates located radially and installed with possibility of radial movement and overlapping or changing the value of slot-type hole between load-carrying cylinder and each of rotor blades.
EFFECT: improvement of wind-driven power generator efficiency and optimisation of its operation at high wind velocities.
4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может использоваться в работающих от энергии ветра установках для выработки энергии, преимущественно электроэнергии.The invention relates to the field of wind energy and can be used in installations powered by wind energy to generate energy, mainly electricity.

Известны ветроэнергогенераторы, содержащие ротор ветротурбины с преимущественно криволинейными лопастями и обойму выполненных преимущественно изогнутыми ветронаправляющих пластин, полностью или частично охватывающих ротор, при этом обеспечивается плавное натекание ветрового потока на криволинейные лопасти ротора ветротурбины (например, SU 1721285 А1, 1992; RU 2215898 C1, 2003; RU 2249722 C1, 2005; US 6309172 B1, 2001; DE 19739921, 1999; GB 2049066 A, 1980; FR 2811720 А1, 2002; EP 1096144 A2, 2001; WO 91/19093, 1991).Known wind power generators containing a rotor of a wind turbine with predominantly curved blades and a holder made of predominantly curved wind guide plates, completely or partially covering the rotor, this ensures a smooth flow of the wind stream onto the curved blades of the rotor of the wind turbine (for example, SU 1721285 A1, 1992; RU 2215898 C1 ; RU 2249722 C1, 2005; US 6309172 B1, 2001; DE 19739921, 1999; GB 2049066 A, 1980; FR 2811720 A1, 2002; EP 1096144 A2, 2001; WO 91/19093, 1991).

Однако все они недостаточно эффективны, так как не позволяют достичь наибольшего коэффициента полезного действия и не обеспечивают необходимую работу при небольшой скорости ветра.However, all of them are not effective enough, since they do not allow to achieve the highest efficiency and do not provide the necessary work at low wind speeds.

Известны также технические решения, заключающиеся в выполнении на пластинах ротора вспомогательных элементов - утолщений крыльевого и сегментного профилей, интерцепторов или углублений (RU 2182258 С2, 1996; RU 2073113 C1, 1997; RU 2120564 С1, 1998 соответственно), при этом декларируется повышение эффективности использования энергии ветра. Однако достигаемое с их помощью повышение коэффициента полезного действия практически крайне незначительно, кроме этого, ухудшаются другие показатели ветроэнергетических устройств. Например, выполнение углублений на фронтальной стороне лопастей ротора не позволяет сколь-либо существенно повысить коэффициент использования энергии ветра, поскольку конструктивно такие углубления не могут иметь необходимые для этого размеры, а их увеличение приводит к потере прочности и ухудшению весовых характеристик ротора.Technical solutions are also known, consisting in the implementation of auxiliary elements on the rotor plates - thickenings of the wing and segment profiles, interceptors or recesses (RU 2182258 C2, 1996; RU 2073113 C1, 1997; RU 2120564 C1, 1998, respectively), while increasing the efficiency of use is declared wind power. However, the increase in efficiency achieved with their help is almost extremely insignificant, in addition, other indicators of wind energy devices are deteriorating. For example, the implementation of the recesses on the front side of the rotor blades does not allow any significant increase in the coefficient of use of wind energy, since structurally such recesses cannot have the dimensions necessary for this, and their increase leads to a loss of strength and a deterioration in the weight characteristics of the rotor.

Известен также ветроэнергогенератор, содержащий размещенный внутри неподвижной обоймы ветронаправляющих пластин ротор с вертикальной осью вращения, образованный прикрепленными к несущему цилиндру лопастями с образованием вдоль их основания между ними и несущим цилиндром щелевого диффузора, каждая из которых снабжена на фронтальной стороне своей плоскости выполненными продольными по длине лопастей основными завихрителями (см. патент RU на полезную модель №86672 U1, 2009). В этом ветроэнергогенераторе лопасти выполнены плоскими, а завихрители выполнены в форме изогнутых, преимущественно цилиндрических полосок. Завихрители обеспечивают дополнительный отбор энергии механического движения потока воздуха, в том числе в той его части, которая соскальзывает с лопастей после их поворота на некоторый угол. При этом на завихрителях в форме изогнутых полосок на плоских лопастях ротора происходит закручивание набегающего на них потока воздуха, что приводит к торможению воздушного потока и, как следствие, к отбору от него дополнительной энергии и передаче ее ротору. Это несколько повышает коэффициент полезного действия ветроэнергогенератора.A wind generator is also known, comprising a rotor with a vertical axis of rotation located inside a stationary holder of wind-guiding plates, formed by blades attached to the bearing cylinder with the formation of a slot diffuser along their base between them and the bearing cylinder, each of which is provided with longitudinal blades longitudinal in length along its plane main swirlers (see RU patent for utility model No. 86672 U1, 2009). In this wind generator, the blades are made flat, and the swirlers are made in the form of curved, mainly cylindrical strips. The swirlers provide additional energy extraction of the mechanical movement of the air stream, including in that part of it that slides off the blades after they are turned through a certain angle. At the same time, swirling of the incoming air flow occurs on swirls in the form of curved strips on the flat rotor blades, which leads to inhibition of the air flow and, as a result, to the extraction of additional energy from it and its transfer to the rotor. This slightly increases the efficiency of the wind energy generator.

Однако в нем все же не обеспечивается достижение высокого коэффициента полезного действия, что связано с недостаточно оптимальной геометрией лопастей ротора, не позволяющей в наибольшей степени использовать энергию ветрового потока.However, it still does not ensure the achievement of a high efficiency, which is associated with the insufficiently optimal geometry of the rotor blades, which does not allow the most use of the energy of the wind flow.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ветроэнергогенератор, содержащий размещенный внутри неподвижной обоймы ветронаправляющих пластин ротор с вертикальной осью вращения, образованный прикрепленными к несущему цилиндру лопастями с образованием вдоль их основания между ними и несущим цилиндром щелевого отверстия, каждая из лопастей снабжена на фронтальной стороне своей плоскости выполненными по длине лопастей продольными основными завихрителями в виде выступов, перпендикулярных плоскости лопастей Δ-образной или I-образной формы, причем боковые грани выступов Δ-образной формы выполнены вогнутыми или плоскими, а на тыльной стороне плоскости каждой из лопастей на ее вертикальной кромке, ближней к несущему цилиндру оси, выполнен дополнительный завихритель в виде продольного утолщения, имеющего в своем поперечном сечении Δ-образную форму с выпуклой боковой гранью, обращенной к несущему цилиндру ротора (см. патент RU на изобретение №2422673, кл. F03D 3/06, 26.06.2011).The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a wind generator containing a rotor with a vertical axis of rotation located inside a stationary holder of wind-guiding plates, formed by blades attached to the supporting cylinder with the formation of a slot along their base between them and the bearing cylinder, each of the blades equipped with the longitudinal main swirls in the form of protrusions made along the length of the blades along the front of their plane are perpendicular the plane of the blades Δ-shaped or I-shaped, and the side faces of the protrusions of the Δ-shaped are made concave or flat, and on the back side of the plane of each of the blades on its vertical edge, closest to the bearing cylinder axis, an additional swirl is made in the form of a longitudinal thickening having a Δ-shaped in its cross section with a convex side face facing the rotor bearing cylinder (see RU patent for invention No. 2422673, cl. F03D 3/06, 06/26/2011).

Однако в данном ветроэнергогенераторе не в полной мере использована возможность для повышения его КПД и оптимизации работы ротора при повышенных скоростях ветра и для ветроэнергогенератора повышенной мощности.However, the possibility to increase its efficiency and optimize the rotor at high wind speeds and for a high-power wind generator was not fully used in this wind generator.

Задача, решаемая изобретением, состоит в создании ветроэнергогенератора, лишенного недостатков прототипа.The problem solved by the invention is to create a wind energy generator, devoid of the disadvantages of the prototype.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в повышении коэффициента полезного действия ветроэнергогенератора и оптимизации его работы.The technical result provided by the invention is to increase the efficiency of the wind energy generator and optimize its operation.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что ветроэнергогенератор содержит размещенный внутри неподвижной обоймы ветронаправляющих пластин ротор с вертикальной осью вращения, образованный прикрепленными к несущему цилиндру лопастями с образованием вдоль их основания между ними и несущим цилиндром щелевого отверстия, каждая из лопастей снабжена на фронтальной стороне своей плоскости выполненными по длине лопастей продольными основными завихрителями в виде Δ-образных или I-образных выступов, перпендикулярных плоскости лопастей, причем боковые грани Δ-образных выступов выполнены вогнутыми или плоскими, а на тыльной стороне плоскости каждой из лопастей на ее вертикальной кромке, ближней к несущему цилиндру оси, выполнен дополнительный завихритель в виде продольного утолщения, имеющего в своем поперечном сечении Δ-образную форму с выпуклой боковой гранью, обращенной к несущему цилиндру ротора, каждая ветронаправляющая пластина расположена радиально вдоль оси ротора, выполнена плоской с плавным изгибом в узкой части конфузорного канала, образованного смежными ветронаправляющими пластинами для направления потока, набегающего на ветроэнергогенератор воздуха, под углом от 80° до 90° к продольному сечению лопасти ротора, и снабжена, по крайней мере, одной поворотной, посредством привода, пластиной, расположенной вдоль поверхности ветронаправляющей пластины с осью вращения параллельной оси ротора, а несущий цилиндр снабжен выдвижными пластинами, расположенными радиально и установленными с возможностью радиального перемещения и перекрытия или изменения величины щелевого отверстия между несущим цилиндром и каждой из лопастей ротора.This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the wind generator contains a rotor with a vertical axis of rotation located inside the stationary holder of the wind guide plates, formed by blades attached to the supporting cylinder with the formation of a gap along their base and the supporting cylinder, each of the blades is equipped on the front side of its plane, longitudinal main swirls made along the length of the blades in the form of Δ-shaped or I-shaped protrusions, perp ndicular to the plane of the blades, with the lateral faces of the Δ-shaped protrusions made concave or flat, and on the back side of the plane of each of the blades on its vertical edge closest to the axis of the supporting cylinder, an additional swirl is made in the form of a longitudinal thickening having Δ- in its cross section shaped with a convex side face facing the rotor carrier cylinder, each wind guide plate is located radially along the axis of the rotor, made flat with a smooth bend in the narrow part of the confuser the analis, formed by adjacent wind-guiding plates for directing the flow incident on the wind energy generator, at an angle from 80 ° to 90 ° to the longitudinal section of the rotor blade, and is equipped with at least one rotary, by means of a drive, plate located along the surface of the wind-guiding plate with axis of rotation parallel to the axis of the rotor, and the supporting cylinder is equipped with extendable plates located radially and mounted with the possibility of radial movement and overlap or change evogo openings between the bearing cylinder and each of the rotor blades.

Ось вращения каждой поворотной пластины может быть расположена в средней части поперечного сечения ветронаправляющей пластины, и на последней установлены две поворотные пластины, расположенные по разные стороны относительно ветронаправляющей пластины.The axis of rotation of each rotary plate can be located in the middle of the cross section of the wind guide plate, and two rotary plates are installed on the latter, located on different sides relative to the wind guide plate.

Ось вращения каждой поворотной пластины может быть расположена со стороны входного участка ветронаправляющей пластины, и на последней расположена одна поворотная пластина или две поворотные пластины по обе стороны ветронаправляющей пластины.The axis of rotation of each rotary plate may be located on the side of the inlet portion of the wind guide plate, and on the latter there is one rotary plate or two rotary plates on both sides of the wind guide plate.

Указанный выше технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков.The above technical result is provided by the entire combination of essential features.

На фиг.1 показана структурная схема ветроэнергогенератора.Figure 1 shows the structural diagram of a wind energy generator.

На фиг.2 показан поперечный разрез ветроэнергогенератора с тремя возможными вариантами выполнения ветронаправляющих пластин и системой оптимизации работы ротора.Figure 2 shows a cross section of a wind generator with three possible options for the implementation of wind-guide plates and a system for optimizing the operation of the rotor.

Ветроэнергогенератор содержит размещенный внутри неподвижной обоймы ветронаправляющих пластин 1 ротор с вертикальной осью вращения. Ротор может иметь диаметр, например, 70 см, а обойма ветронаправляющих пластин - 1,2 м, их высота (длина) может составлять, например, 2,2 м. Ветронаправляющие пластины 1 размещены между неподвижными тороидальными кольцами 2. Ротор образован прикрепленными к несущему цилиндру 3 лопастями 4 с образованием вдоль их основания между ними и несущим цилиндром 3 щелевого отверстия 5. Несущий цилиндр 3 установлен в подшипниках 6 и механически связан с преобразователем механической энергии вращения ротора в электрическую энергию, например с магнитоэлектрическим генератором (на чертежах не показан). Каждая из лопастей 4 снабжена на фронтальной стороне своей плоскости выполненными по длине лопастей 4 продольными основными завихрителями в виде Δ-образных или I-образных выступов 7, перпендикулярных плоскости лопастей 4, причем боковые грани Δ-образных выступов выполнены вогнутыми или плоскими, а на тыльной стороне плоскости каждой из лопастей на ее вертикальной кромке, ближней к несущему цилиндру оси, выполнен дополнительный завихритель в виде продольного утолщения 14, имеющего в своем поперечном сечении Δ-образную форму с выпуклой боковой гранью, обращенной к несущему цилиндру ротора. Выступы 7 и 14 могут быть выполнены, например, как одно целое с лопастями 4, так и конструктивно представлять собой самостоятельные элементы, жестко соединенные с лопастями 4. Высота каждого из выступов 7 и 14 составляет, преимущественно, от 1:5 до 1:10 по отношению к ширине лопасти 4. Лопасти 4 могут быть выполнены как сплошными (цельнометаллическими), так и полыми. Они могут изготавливаться, например, в виде объемно-полых конструкций из тонкого металла методом прессования. Внутренний объем полых лопастей 4 может быть заполнен полимерным вспенивающимся наполнителем типа твердого пенополистирола.The wind energy generator comprises a rotor with a vertical axis of rotation located inside a stationary holder of the wind guide plates 1. The rotor may have a diameter of, for example, 70 cm, and the ferrule of the wind guide plates is 1.2 m, their height (length) can be, for example, 2.2 m. The wind guide plates 1 are placed between the stationary toroidal rings 2. The rotor is formed attached to the carrier the cylinder 3 with blades 4 with the formation along their base between them and the bearing cylinder 3 of the slit hole 5. The bearing cylinder 3 is mounted in bearings 6 and is mechanically connected to the converter of mechanical energy of rotation of the rotor into electrical energy, for example, magnetoelectric esk generator (not shown in the drawings). Each of the blades 4 is equipped on the front side of its plane with longitudinal main swirls made along the length of the blades 4 in the form of Δ-shaped or I-shaped protrusions 7, perpendicular to the plane of the blades 4, and the side faces of the Δ-shaped protrusions are made concave or flat, and on the back to the side of the plane of each of the blades on its vertical edge, closest to the axis bearing cylinder, an additional swirler is made in the form of a longitudinal thickening 14 having a Δ-shape with a convex side in its cross section second face, facing the carrier rotor cylinder. The protrusions 7 and 14 can be performed, for example, as a whole with the blades 4, and constructively represent independent elements rigidly connected to the blades 4. The height of each of the protrusions 7 and 14 is mainly from 1: 5 to 1:10 with respect to the width of the blade 4. The blades 4 can be made as solid (all-metal), and hollow. They can be made, for example, in the form of volumetric hollow structures of thin metal by pressing. The internal volume of the hollow blades 4 may be filled with a polymer expandable filler such as solid polystyrene foam.

Каждая ветронаправляющая пластина 1 расположена радиально вдоль оси ротора, выполнена плоской с плавным изгибом 8 в узкой части конфузорного канала 9, образованного смежными ветронаправляющими пластинами 1, для направления потока, набегающего на ветроэнергогенератор воздуха под углом от 80° до 90° к продольному сечению лопасти 4 ротора, и снабжена, по крайней мере, одной поворотной посредством привода (не показан) пластиной 10, расположенной вдоль поверхности ветронаправляющей пластины 1 с осью вращения 12, параллельной оси ротора. Несущий цилиндр 3 снабжен выдвижными пластинами 13, расположенными радиально и установленными с возможностью радиального перемещения и перекрытия или изменения величины щелевого отверстия 5 между несущим цилиндром 3 и каждой из лопастей 4 ротора.Each wind guide plate 1 is located radially along the axis of the rotor, made flat with a smooth bend 8 in the narrow part of the confuser channel 9, formed by adjacent wind guide plates 1, for the direction of the flow running onto the wind energy generator at an angle from 80 ° to 90 ° to the longitudinal section of the blade 4 rotor, and provided with at least one rotary by means of a drive (not shown) plate 10 located along the surface of the wind guide plate 1 with an axis of rotation 12 parallel to the axis of the rotor. The bearing cylinder 3 is equipped with sliding plates 13 arranged radially and mounted with the possibility of radial movement and overlapping or changing the size of the slit hole 5 between the bearing cylinder 3 and each of the rotor blades 4.

Ось вращения 13 каждой поворотной пластины 12 может быть расположена в средней части поперечного сечения ветронаправляющей пластины 1, и на последней установлены две поворотные пластины 12, расположенные по разные стороны относительно ветронаправляющей пластины 1, либо ось вращения 13 каждой поворотной пластины 12 может быть расположена со стороны входного участка ветронаправляющей пластины 1, и на последней расположена одна поворотная пластина 12 или две поворотные пластины 12 по обе стороны ветронаправляющей пластины 1 (см. фиг.2, где представлены все выше описанные варианты).The axis of rotation 13 of each of the rotary plates 12 can be located in the middle part of the cross section of the wind guide plate 1, and on the last there are two rotary plates 12 located on different sides relative to the wind guide plate 1, or the axis of rotation 13 of each of the rotary plate 12 can be located on the side the input portion of the wind guide plate 1, and on the last one there is one rotary plate 12 or two rotary plates 12 on either side of the wind guide plate 1 (see figure 2, where Lena all of the above described embodiments).

Ветроэнергогенератор работает следующим образом.Wind energy generator operates as follows.

Ветровой поток поступает на ветронаправляющие пластины 1, ускоряется на них и перетекает на лопасти 4 ротора, в результате чего устройство совершает полезную работу за счет вращения ротора. При этом поток воздуха оказывает прямое давление на лопасти 4, между которыми создается зона повышенного давления. Наличие щелевого отверстия 5 позволяет устранить возможный «срыв» воздушного потока на этой зоне (что уменьшило бы эффективную рабочую площадь лопастей 4) за счет удаления уплотнения воздуха из области межлопастного пространства. Через щелевое отверстие 5 избыток давления передается в залопастное пространство в область пониженного давления с образованием вихревой области. С помощью выдвижных пластин 13 предоставляется возможность изменять или перекрывать щелевое отверстие и, тем самым, регулировать перепад давления, создаваемый на каждой из лопастей 4, а следовательно, регулировать режим работы ротора. Для дополнительного отбора энергии механического движения потока воздуха, в том числе той его части, которая соскальзывает с лопастей 4 после их поворота на некоторый угол, служат основные завихрители на фронтальной стороне лопастей 4. На основных завихрителях, выполненных в виде выступов 7, происходит закручивание набегающего на них потока воздуха, что приводит к его торможению и, как следствие, к отбору дополнительной энергии от воздушного потока и передаче его ротору. При этом на вихреобразование (турбулизацию) существенное влияние оказывает форма и размеры выступов 7. Выступы 7 способствуют вихреобразованию на фронтальной стороне лопастей 4 при различных векторах набегающего потока воздуха, что повышает коэффициент полезного действия ротора. Высота выступов 7 определяется для конкретной конструкции ветроэнергогенератора, например, экспериментально по эффективности увеличения коэффициента полезного действия. Выбор их количества зависит от мощности, на которую рассчитан ротор ветроэнергогенератора.The wind flow enters the wind guide plates 1, accelerates on them and flows onto the rotor blades 4, as a result of which the device performs useful work due to the rotation of the rotor. In this case, the air flow exerts direct pressure on the blades 4, between which an increased pressure zone is created. The presence of a slit hole 5 allows you to eliminate the possible "stall" of the air flow in this area (which would reduce the effective working area of the blades 4) by removing the air seal from the inter-blade area. Through the slit hole 5, excess pressure is transferred to the open space in the region of reduced pressure with the formation of a vortex region. Using the sliding plates 13, it is possible to change or overlap the slotted hole and, thereby, regulate the pressure drop created on each of the blades 4, and therefore, to regulate the rotor operation mode. For additional energy extraction of the mechanical movement of the air flow, including the part that slides off the blades 4 after they rotate through a certain angle, the main swirlers on the front side of the blades 4 are used. On the main swirlers made in the form of protrusions 7, the rolling air flow on them, which leads to its inhibition and, as a consequence, to the selection of additional energy from the air flow and transfer it to the rotor. At the same time, the shape and size of the projections 7 have a significant effect on vortex formation (turbulization). The protrusions 7 contribute to vortex formation on the front side of the blades 4 at different air flow vectors, which increases the rotor's efficiency. The height of the protrusions 7 is determined for a specific design of the wind generator, for example, experimentally by the efficiency of increasing the efficiency. The choice of their number depends on the power for which the rotor of the wind generator is designed.

Выполнение канала между ветронаправляющими пластинами 1 конфузорным позволяет уменьшить долю общего объема ротора относительно образованного ветронаправляющими пластинами 1 статора и соответственно уменьшить вес ротора для ветроэнергогенераторов повышенной мощности. Это положительно скажется на потерях на трение в подшипниковых группах, которые, соответственно, уменьшатся. Поток воздуха, попадая в конфузорный канал, разгоняется в нем по мере его прохождения за счет сужения сечения конфузорного канала (уравнение неразрывности струи), затем меняет направление вектора потока за счет изгиба ветронаправляющих пластин 1 в сторону фронтальной поверхности лопастей 4 ротора и далее попадает на лопасти 4 ротора под углом от 80° до 90° к продольному сечению лопасти 4 ротора, что позволяет максимально использовать кинетическую энергию потока воздуха для преобразования в механическую работу. По мере роста скорости набегающего потока воздуха растет и генерация электроэнергии в электрогенераторе. Чтобы возможные порывы ветра свыше 30 м/с не перегрузили ротор и не привели к его поломке, в просвет конфузорного канала, образованного ветронаправляющими пластинами 1, на его входе или в его средней части устанавливаются поворотные пластины 10 для регулировки проходного сечения конфузорного канала и, как следствие, регулировки скорости входящего воздушного потока (см. фиг.2). При увеличении скорости ветра выше допустимой величины поворотные пластины 10 отклоняются и перекрывают частично или полностью проходное сечение конфузорного канала. Приводиться в движение поворотные пластины 10 могут электромеханическими, пневматическими или гидравлическими исполнительными механизмами. Таким образом, для каждого значения скорости ветра оптимизируются параметры ротора посредством изменения ширины щелевого промежутка щелевого отверстия 5 и проходного сечения конфузорного канала, образованного ветронаправляющими пластинами 10.The implementation of the channel between the wind guide plates 1 confuser allows you to reduce the share of the total volume of the rotor relative to the stator formed by the wind guide plates 1 and, accordingly, to reduce the weight of the rotor for wind power generators of increased power. This will positively affect the friction losses in the bearing groups, which, accordingly, will decrease. The air flow, entering the confuser channel, accelerates in it as it passes through the narrowing of the cross-section of the confuser channel (the continuity equation of the jet), then changes the direction of the flow vector due to the bending of the wind guide plates 1 towards the front surface of the rotor blades 4 and then falls on the blades 4 rotors at an angle from 80 ° to 90 ° to the longitudinal section of the 4 rotor blades, which allows maximum use of the kinetic energy of the air flow for conversion into mechanical work. As the speed of the free air flow increases, so does the generation of electricity in the generator. In order to prevent possible gusts of wind above 30 m / s from overloading the rotor and not causing it to break, in the lumen of the confuser channel formed by the wind-guiding plates 1, rotary plates 10 are installed at its entrance or in its middle part to adjust the passage section of the confuser channel and, as consequence, adjust the speed of the incoming air flow (see figure 2). When the wind speed increases above the permissible value, the rotary plates 10 are deflected and overlap partially or completely the bore of the confuser channel. The rotary plates 10 can be driven by electromechanical, pneumatic or hydraulic actuators. Thus, for each value of the wind speed, the rotor parameters are optimized by changing the width of the slot gap of the slot hole 5 and the bore of the confuser channel formed by the wind guide plates 10.

Таким образом, достигнуто выполнение технического результата изобретения, заключающегося в повышении коэффициента полезного действия ветроэнергогенератора и оптимизации работы ротора.Thus, the achievement of the technical result of the invention, which consists in increasing the efficiency of the wind energy generator and optimizing the operation of the rotor.

Ветроэнергогенератор, выполненный в соответствии с изобретением, обладает более высоким (на 15-20%) коэффициентом полезного действия по сравнению с известными аналогичными. Он более эффективен в эксплуатации и дешевле в изготовлении.A wind energy generator, made in accordance with the invention, has a higher (15-20%) efficiency compared with the known similar. It is more efficient in operation and cheaper to manufacture.

Настоящее изобретение может быть использовано везде, где возможно использование ветровой энергии для получения механической и/или электрической энергии.The present invention can be used wherever it is possible to use wind energy to produce mechanical and / or electrical energy.

Claims (4)

1. Ветроэнергогенератор, содержащий размещенный внутри неподвижной обоймы ветронаправляющих пластин ротор с вертикальной осью вращения, образованный прикрепленными к несущему цилиндру лопастями с образованием вдоль их основания между ними и несущим цилиндром щелевого отверстия, каждая из лопастей снабжена на фронтальной стороне своей плоскости выполненными по длине лопастей продольными основными завихрителями в виде Δ-образных или I-образных выступов, перпендикулярных плоскости лопастей, причем боковые грани Δ-образных выступов выполнены вогнутыми или плоскими, а на тыльной стороне плоскости каждой из лопастей на ее вертикальной кромке, ближней к несущему цилиндру оси, выполнен дополнительный завихритель в виде продольного утолщения, имеющего в своем поперечном сечении Δ-образную форму с выпуклой боковой гранью, обращенной к несущему цилиндру ротора, отличающийся тем, что каждая ветронаправляющая пластина расположена радиально вдоль оси ротора, выполнена плоской с плавным изгибом в узкой части конфузорного канала, образованного смежными ветронаправляющими пластинами для направления потока, набегающего на ветроэнергогенератор воздуха, под углом от 80° до 90° к продольному сечению лопасти ротора и снабжена, по крайней мере, одной поворотной посредством привода пластиной, расположенной вдоль поверхности ветронаправляющей пластины с осью вращения, параллельной оси ротора, а несущий цилиндр снабжен выдвижными пластинами, расположенными радиально и установленными с возможностью радиального перемещения и перекрытия или изменения величины щелевого отверстия между несущим цилиндром и каждой из лопастей ротора.1. A wind energy generator comprising a rotor with a vertical axis of rotation located inside a stationary holder of wind-guiding plates, formed by blades attached to the bearing cylinder with a gap formed along their base between them and the bearing cylinder, each of the blades provided with longitudinal lengths made along the length of the blades on its front side the main swirlers in the form of Δ-shaped or I-shaped protrusions perpendicular to the plane of the blades, and the side faces of the Δ-shaped protrusions are filled with concave or flat, and on the back side of the plane of each of the blades on its vertical edge, closest to the axis of the bearing cylinder, an additional swirler is made in the form of a longitudinal thickening having in its cross section a Δ-shape with a convex side face facing the bearing cylinder rotor, characterized in that each wind guide plate is located radially along the axis of the rotor, is made flat with a smooth bend in the narrow part of the confuser channel formed by adjacent wind guide plates tines for directing the flow incident on the wind energy generator of air at an angle from 80 ° to 90 ° to the longitudinal section of the rotor blade and is equipped with at least one rotary by means of a drive plate located along the surface of the wind guide plate with the axis of rotation parallel to the rotor axis, and the supporting cylinder is equipped with extendable plates arranged radially and mounted with the possibility of radial movement and overlapping or changing the size of the slit hole between the bearing cylinder and each of the blades Astey rotor. 2. Ветроэнергогенератор по п.1, отличающийся тем, что несущий цилиндр оси ротора содержит выдвижные пластины, расположенные радиально в теле цилиндра, и выдвигающиеся радиально по направлению к торцу лопастей ротора, и имеющие возможность изменять или перекрывать щелевое отверстие между цилиндром оси ротора и каждой лопастью ротора.2. The wind energy generator according to claim 1, characterized in that the bearing cylinder of the rotor axis contains extendable plates located radially in the body of the cylinder and extendable radially towards the end of the rotor blades, and having the ability to change or overlap the slotted hole between the cylinder of the rotor axis and each rotor blade. 3. Ветроэнергогенератор по п.1, отличающийся тем, что ось вращения каждой поворотной пластины расположена в средней части поперечного сечения ветронаправляющей пластины, или на последней установлены две поворотные пластины, расположенные по разные стороны относительно ветронаправляющей пластины.3. The wind energy generator according to claim 1, characterized in that the axis of rotation of each rotary plate is located in the middle of the cross section of the wind guide plate, or two rotary plates are installed on the latter, located on different sides relative to the wind guide plate. 4. Ветроэнергогенератор по п.1, отличающийся тем, что ось вращения каждой поворотной пластины расположена со стороны входного участка ветронаправляющей пластины, и на последней расположена одна поворотная пластина или две поворотные пластины по обе стороны ветронаправляющей пластины. 4. The wind energy generator according to claim 1, characterized in that the axis of rotation of each rotary plate is located on the side of the inlet portion of the wind guide plate, and on the latter there is one rotary plate or two rotary plates on both sides of the wind guide plate.
RU2011134096/06A 2011-08-16 2011-08-16 Wind-driven power generator RU2459976C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011134096/06A RU2459976C1 (en) 2011-08-16 2011-08-16 Wind-driven power generator
PCT/IB2012/051197 WO2013024367A1 (en) 2011-08-16 2012-03-14 Wind power generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011134096/06A RU2459976C1 (en) 2011-08-16 2011-08-16 Wind-driven power generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2459976C1 true RU2459976C1 (en) 2012-08-27

Family

ID=45999899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011134096/06A RU2459976C1 (en) 2011-08-16 2011-08-16 Wind-driven power generator

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2459976C1 (en)
WO (1) WO2013024367A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015114028A1 (en) * 2014-01-28 2015-08-06 Rainer Vahle Vertical axis wind converter

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2049066A (en) 1979-05-09 1980-12-17 Santos Afonso L D Apparatus for generating energy
JPS59103973A (en) * 1982-12-06 1984-06-15 Michiaki Tsutsumi Wind force generator provided with wind pressure and direction control and wind collection board on front face of vertical shaft windmill
FR2546239B1 (en) * 1983-05-17 1987-10-30 Gil Michel IMPROVEMENTS TO THE VERTICAL SHAFT AND CROSS-FLOW WIND TURBINE
SU1721285A1 (en) 1989-06-20 1992-03-23 В.А.Захаров и А.В.Захаров Wind motor
GR910200234U (en) 1990-05-31 1992-07-30 Mihail Valsamidis Turbine wind machine with a vertical axis
RU2073113C1 (en) 1992-12-16 1997-02-10 Военно-морская академия им.адмирала флота Советского Союза Н.Г.Кузнецова Rotor
RU2182258C2 (en) 1994-12-27 2002-05-10 Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова Savonius-type rotor
RU2120564C1 (en) 1996-06-14 1998-10-20 Георгий Павлович Герасимов Rotor of wind motor
FR2752599B1 (en) 1996-08-23 2002-11-29 Gual Georges Jean STATO-WIND MODULE WITH FLAT AND PERIPTER CONFORMATION
DE19739921A1 (en) 1997-09-04 1999-05-06 Ferenc Tabori Windmill wheel with wind box open at top
JP3260732B2 (en) 1999-11-01 2002-02-25 正治 三宅 Wind power generator
FR2811720B1 (en) 2000-07-13 2002-12-13 Jacques Coste AERIAL (AIR) OR UNDERWATER (WATER) TURBINE IN TWO REVERSE ROTORS
RU2215898C1 (en) 2002-11-19 2003-11-10 Иванайский Алексей Васильевич Rotary windmill electric generating plant
RU2249722C1 (en) 2004-05-05 2005-04-10 Иванайский Алексей Васильевич Rotary wind power station
EP2423500A4 (en) * 2009-04-24 2013-01-09 Valeriy Petrovich Vigaev Wind energy installation
RU86672U1 (en) 2009-05-06 2009-09-10 Валерий Петрович Вигаев WIND POWER GENERATOR
TW201031820A (en) * 2009-12-04 2010-09-01 Fung Gin Da Energy Science & Technology Co Ltd Wind collection type wind power generator
RU2422673C1 (en) 2010-02-15 2011-06-27 Валерий Петрович Вигаев Wind-driven power generator

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013024367A1 (en) 2013-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7802967B2 (en) Vertical axis self-breaking wind turbine
CN103032256B (en) Wind turbine shroud
KR101488220B1 (en) Wind, hydro and tidal power turbine to improve the efficiency of the device
US20100296913A1 (en) Wind power generating system with vertical axis jet wheel turbine
WO2009143846A1 (en) Blade for a rotor of a wind or water turbine
KR100895038B1 (en) Blade Structure of Turbine for Vertical Axis Wind Power System
EP2507510B1 (en) Turbine
CN105492761A (en) Vertical axis water/wind turbine motor using flight feather opening/closing wing system
US20140356163A1 (en) Turbomachine
TW201326545A (en) Wind power generation device
KR20120120941A (en) A bidirectional water turbine
US20170201157A1 (en) Device for converting kinetic energy of a flowing medium to electrical energy
EP3096002A1 (en) Shutter door-type load regulating apparatus and marine power electric generator apparatus applying same
KR101817229B1 (en) Apparatus for generating by wind power
RU2638120C1 (en) Wind turbine plant
RU2459976C1 (en) Wind-driven power generator
RU2422673C1 (en) Wind-driven power generator
JP6954739B2 (en) Rotor for generator
US20100135809A1 (en) Wind wheel
EP2541048A2 (en) Airfoil, wind rotor and wind rotor arrangement
RU196875U1 (en) ROTOR OF A WIND GENERATOR
RU2283968C1 (en) Windmill
RU2693554C1 (en) Wind-driven power generating unit
RU2623637C2 (en) Wind-heat converter-accumulator
WO2013048276A1 (en) Wind turbine and wind energy installation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130817