RU2470180C1

RU2470180C1 - Windmill

Info

Publication number: RU2470180C1
Application number: RU2011125933/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Говоров; Николай Иванович Блинов; Артем Александрович Пахомов; Юрий Валентинович Молокин; Виктор Юрьевич Савельев; Ренат Владимирович Севумян; Сергей Николаевич Говоров
Original assignee: Николай Сергеевич Говоров
Priority date: 2011-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2012-12-20

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to wind power engineering and may be used for electric power generation. Windmill comprises generator, wind speed booster composed of inner and outer cones and provided with two blades making the turbine fitted on generator shaft, centripetal wheel also fitted on generator shaft, and nozzle diaphragm arranged at inlet of said wheel. In compliance with this invention, one end of generator is arranged in turbine inner cone and opposite end is rigidly secured in casing along common horizontal axis generator and casing to allow centripetal wheel to rotate second shaft of generator. Note here that centripetal wheel vaned disc is arranged at angle β exceeding 90° from horizontal axis to increase area of blades, hence, to decrease air losses at centripetal wheel.

EFFECT: decreased overall dimensions, higher structural stiffness.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии на базе наиболее безопасного источника энергии - движения воздуха в атмосфере.The invention relates to the field of wind energy and can be used to generate electricity based on the safest source of energy - the movement of air in the atmosphere.

В настоящее время известна ветроэнергетическая установка роторного типа (RU 2124142, 27.12.1998 г.), которая по совокупности существенных признаков может быть рассмотрена в качестве аналога. Она содержит установленный на опоре энергоагрегат с сопловым аппаратом и турбинами, механически связанными с генератором с обтекаемой оболочкой, заполненной газом, выполненной с возможностью перемещения.Currently, a rotor-type wind power installation is known (RU 2124142, December 27, 1998), which, by the combination of essential features, can be considered as an analogue. It contains a power unit mounted on a support with a nozzle apparatus and turbines mechanically connected to a generator with a streamlined shell filled with gas, made with the possibility of movement.

Основными недостатками данного технического решения являются сложность конструкции и обусловленная этим высокая стоимость.The main disadvantages of this technical solution are the design complexity and the resulting high cost.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является ветроэнергетическое устройство по патенту RU 2310090 (от 01.2006 г., МПК F03D 1/04), включающее в себя усилитель скорости ветра, образованный двумя конусами - внешним и внутренним, турбину с лопастями, закрученными в направлении, противоположном ее вращению, электрогенератор, соединенный общим валом с турбиной, внутренний конус усилителя скорости ветра своим основанием закреплен на общем валу, а по конической поверхности снабжен лопастями, образуя турбину, на выходе из которой выполнен сопловой аппарат, расположенный между крышкой внешнего конуса и основанием внутреннего конуса усилителя скорости ветра, кроме того, на противоположной стороне его основания закреплены лопасти, закрученные в одном направлении с лопастями турбины и образующие вместе с основанием внутреннего конуса и крышкой внешнего конуса центростремительное колесо, выходной вал которого направлен в сторону электрогенератора и охватывает общий вал.Closest to the claimed invention in technical essence is a wind power device according to patent RU 2310090 (dated 01.2006, IPC F03D 1/04), which includes a wind speed amplifier formed by two cones - an external and an internal one, a turbine with blades twisted in the direction opposite to its rotation, an electric generator connected by a common shaft to the turbine, the inner cone of the wind speed amplifier with its base mounted on a common shaft, and provided with blades on the conical surface, forming a turbine, the output of which the nozzle apparatus was made, located between the cover of the outer cone and the base of the inner cone of the wind speed amplifier, in addition, on the opposite side of its base there are fixed blades twisted in the same direction with the blades of the turbine and forming together with the base of the inner cone and the cover of the outer cone a centripetal wheel, whose output shaft is directed towards the generator and covers the common shaft.

Указанное ветроэнергетическое устройство принято за прототип.The specified wind power device is taken as a prototype.

Техническими результатами использования данного ветроэнергетического устройства являются:The technical results of using this wind power device are:

- повышенный КПД;- increased efficiency;

- стабильная работа при малых значениях скорости ветра.- stable operation at low wind speeds.

К числу недостатков устройства-прототипа относятся:The disadvantages of the prototype device include:

- значительные габариты силового блока устройства;- significant dimensions of the power unit of the device;

- недостаточная жесткость конструкции, обусловленная сложностью конструкционной базы и длиной вала электрогенератора.- insufficient structural rigidity due to the complexity of the structural base and the length of the shaft of the generator.

Технической задачей заявляемого изобретения является уменьшение габаритов силового блока ветроэнергетической установки и одновременно увеличение жесткости конструкции.The technical task of the invention is to reduce the dimensions of the power unit of the wind power installation and at the same time increase the rigidity of the structure.

Технический результат достигается за счет того, что в ветроэнергетической установке, содержащей электрогенератор, усилитель скорости ветра, образованный двумя конусами - внешним и внутренним, который снабжен лопастями и образует турбину, установленную на валу электрогенератора, центростремительное колесо, также закрепленное на валу электрогенератора, и сопловой аппарат, установленный на входе центростремительного колеса, согласно изобретению электрогенератор одним торцом размещен во внутреннем конусе турбины, установленной на одном его валу, другим торцом жестко закреплен в корпусе по общей горизонтальной оси электрогенератора и корпуса с обеспечением вращения второго вала электрогенератора центростремительным колесом.The technical result is achieved due to the fact that in a wind power installation containing an electric generator, a wind speed amplifier formed by two cones - an external and an internal one, which is equipped with blades and forms a turbine mounted on the shaft of the generator, a centripetal wheel, also mounted on the shaft of the generator, and a nozzle the apparatus installed at the inlet of the centripetal wheel, according to the invention, the electric generator with one end face is placed in the inner cone of the turbine mounted on one m to its shaft, the other end is rigidly fixed in the housing along the common horizontal axis of the generator and the housing with rotation of the second shaft of the generator with a centripetal wheel.

При этом диск центростремительного колеса с лопатками выполнен под углом β более 90° от горизонтальной оси, что позволяет увеличить площадь лопаток, а следовательно, уменьшить потери воздуха через центростремительное колесо.In this case, the disk of the centripetal wheel with the blades is made at an angle β of more than 90 ° from the horizontal axis, which allows to increase the area of the blades, and therefore, to reduce air loss through the centripetal wheel.

Заявляемое изобретение поясняется схемой ветроэнергетической установки, приведенной на фиг.1.The invention is illustrated by the scheme of the wind power installation shown in figure 1.

Ветроэнергетическая установка содержит электрогенератор 1, установленный одним торцом во внутреннем конусе 2 турбины 3 усилителя скорости ветра, при этом турбина 3 установлена на валу электрогенератора 1. Другой конец электрогенератора 1 жестко закреплен в корпусе 4. По наружному диаметру корпуса 4 закреплен внешний конус 5 усилителя скорости ветра. На другом торце корпуса 4 на валу 6 электрогенератора 1 размещено центростремительное колесо 7 с лопатками 8. На наружном диаметре центростремительного колеса 7 установлен сопловой аппарат 9. Снаружи центростремительного колеса 7 сопловой аппарат закрыт крышкой 10, жестко закрепленной на корпусе 4. На крышке 10 установлен флюгер 11. Размещение электрогенератора 1 внутри конуса 2 позволяет установить ветроэнергетическую установку на мачте 12 с подшипниковым узлом 13 при любых погодных условиях.The wind power installation includes an electric generator 1, installed at one end in the inner cone 2 of the turbine 3 of the wind speed amplifier, while the turbine 3 is mounted on the shaft of the electric generator 1. The other end of the electric generator 1 is rigidly fixed in the housing 4. An outer cone 5 of the speed amplifier is fixed along the outer diameter of the housing 4 the wind. A centripetal wheel 7 with blades 8 is located on the other end of the housing 4 on the shaft 6 of the electric generator 1. A nozzle apparatus 9 is installed on the outer diameter of the centripetal wheel 7. Outside the centripetal wheel 7, the nozzle apparatus is closed by a cap 10, rigidly fixed to the housing 4. A weather vane is installed on the cover 10 11. Placing the electric generator 1 inside the cone 2 allows you to install a wind power installation on the mast 12 with the bearing assembly 13 in any weather conditions.

Ветроэнергетическая установка работает следующим образом.Wind power installation works as follows.

Ветровой поток, обладающий напором, воздействует на лопасти, установленные на внутреннем конусе 2 турбины 3 усилителя скорости ветра, при этом турбина 3 вращает вал электрогенератора 1, на втором валу 6 которого через корпус 4 установлено центростремительное колесо 7 с лопатками 8. Подкрученный турбиной 3 поток поступает в наружную полость соплового аппарата 9 и через сопловой аппарат 9 на лопатки 8 центростремительного колеса 7, вращая второй вал 6 электрогенератора 1, в результате чего энергия ветрового потока преобразуется в электроэнергию. Выходной поток центростремительного колеса 7 дополнительно воздействует на флюгер 11, укрепленный на крышке 10, позволяя ветроэнергетической установке легко вращаться на мачте 12 через подшипниковый узел 13.The pressure-containing wind flow acts on the blades mounted on the inner cone 2 of the turbine 3 of the wind speed amplifier, while the turbine 3 rotates the shaft of the electric generator 1, on the second shaft 6 of which a centripetal wheel 7 with blades 8 is installed through the housing 4. The flow twisted by the turbine 3 enters the outer cavity of the nozzle apparatus 9 and through the nozzle apparatus 9 onto the blades 8 of the centripetal wheel 7, rotating the second shaft 6 of the generator 1, as a result of which the energy of the wind flow is converted into electricity. The output stream of the centripetal wheel 7 additionally acts on the weather vane 11 mounted on the cover 10, allowing the wind turbine to easily rotate on the mast 12 through the bearing assembly 13.

Таким образом, заявленная конструкция ветроэнергетической установки позволяет уменьшить габариты силового блока за счет размещения электрогенератора во внутреннем конусе усилителя ветра, а также уменьшить потери воздуха через центростремительное колесо.Thus, the claimed design of the wind power installation allows to reduce the dimensions of the power unit by placing an electric generator in the inner cone of the wind amplifier, as well as to reduce air loss through the centripetal wheel.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ №2310090 С1 от 26.02.2006, F03D 1/04 (прототип).1. RF patent No. 2310090 C1 of 02.26.2006, F03D 1/04 (prototype).

2. Патент РФ №2124142 от 27.12.1998 (аналог).2. RF patent No. 2124142 dated 12/27/1998 (analogue).

2. Патент РФ 2191288 С1 от 11.03.2001, F03D 7/04.2. RF patent 2191288 C1 of 03/11/2001, F03D 7/04.

3. Патент РФ 2358152 С1 от 27.09.2007, F03D 11/00.3. RF patent 2358152 C1 of 09/27/2007, F03D 11/00.

4. Патент РФ 2377437 С1 от 02.07.2008, F03D 11/04.4. RF patent 2377437 C1 dated 02.07.2008, F03D 11/04.

Claims

1. Wind power installation containing an electric generator, a wind speed amplifier formed by two cones - an external and an internal one, which is equipped with blades and forms a turbine mounted on the shaft of the electric generator, a nozzle device installed at the inlet of the centripetal wheel, characterized in that the electric generator has one end placed in the inner cone of the turbine mounted on one of its shaft, the other end is rigidly fixed in the housing along the common horizontal axis of the generator and the housing with rotation of the second shaft of the generator by the centripetal wheel.

2. Wind power installation according to claim 1, characterized in that in it the disk of the centripetal wheel with blades is made with an angle of more than 90 ° relative to the horizontal axis.