BG2413U1 - An autonomous energy suystem - Google Patents

Abstract

The autonomous energy system is a wind turbine, with a vertical axis, which includes a base with a pylon to it, wherein a drive wheel is located. Blades are placed on the top part of the pylon. The turbine is characterized by the fact that its lower drive wheel (3) is placed on the upper inner part of the base (2). The base is a crosscut quadrangular with a disk break (6) mounted to the drive wheel (3). The drive wheel (3) is connected, by a connecting wheel stick (7), to a redactor (8). The redactor (8) has two opposing exit spindles to which electromagnetic connecters (9) are attached. One electromagnetic connector (9) is attached via a piston-and-connecting rod mechanism, placed on the inner platform and is connected to a conventional piston pump. The other electromagnetic connector (9) is attached to the entry wheel of a raising coaxial redactor (13) of the exit spindle. To that a pulley (14), attached to the drive wheel of alternator (15) as well as the alternator (15) connected via a controller (16) to a torque battery (17) is attached. The torque battery (17) is connected to an inverter (18) to that an either an electric pump or an external consumer is attached. Thus, the blades (5) are connected radially via securing springs to the drive wheel (3). Each blade is an S-shape bent rectangular element with a closed inner section and a re-enforced shorter secondary rectangular surface bent only to one side. Therefore, a Y-shaped inner and outer air intakes are shaped with a durable working phase of 178°. The blades (5) are fixed to the pylon (1) by a locking mechanism (20)

Description

(54) АВТОНОМНА ЕНЕРГОСИСТЕМА Област на техниката(54) AUTONOMOUS POWER SYSTEM Field of technology

Полезният модел се отнася за автономна енергосистема за изпомпване на вода и произ- 5 водство на електрическа енергия с осъществен обратен цикъл при безветрие и намира приложение за добив на вода и електрическа енергия на мястото на нейното потребление, като използва възобновяеми енергоизточници и не замърсява околната среда, особено подходяща за използване в селското стопанство и други стопански структури, отдалечени от водо- и електропреносна мрежа.The utility model refers to an autonomous power system for pumping water and electricity production with a reverse cycle in windless weather and is used for water and electricity production at the place of its consumption, using renewable energy sources and does not pollute the environment. , especially suitable for use in agriculture and other economic structures remote from the water and electricity network.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Известна е вятърна турбина с вертикална ос и три вертикални перки, които могат да бъдат задвижвани от вятъра и могат да се използват за задвижване на водни помпи, генератори на ток, мелници на жито. Турбината се състои от вертикална тръбна подпора с рамка на щампа, която се монтира в земята и в упоменатата подпора има водещ вал, прикрепен чрез фланец към въртяща се глава, където са закачени чрез сферични болтове три вертикални перки, които могат да се приближават или отдалечават от въртящия вал чрез натискането на лостове, чиято позиция се определя от натискането на бутало срещу винтова пружина, която се мести от хидравличното налягане, генерирано в управляемата глава, поставена по посока на вятъра от направляващата задна част. Хидравличното налягане идва от 35 буталото, за да поеме динамичното налягане на вятъра и да се поддържа постоянна скорост на турбинния вал с промяна в скоростта на вятъра, считана за оптимална. Системата за прикрепяне на вертикалните перки също така съдържа усукани пружини, които в условия на силен вятър - а именно над оптималните стойности, позволяват профилът да бъде обърнат по посока на вятъра, турбината да бъде спряна в състояние та безопасни условия и вертикалните перки да бъдат монтирани на обратно, за да сменят посоката на въртене на турбината, при нужда /1/.A wind turbine with a vertical axis and three vertical blades is known, which can be driven by the wind and can be used to drive water pumps, power generators, grain mills. The turbine consists of a vertical tubular support with a stamp frame, which is mounted in the ground and in said support there is a guide shaft attached by a flange to a rotating head, where three vertical fins are attached by spherical bolts, which can approach or move away. from the rotating shaft by pushing levers, the position of which is determined by pushing a piston against a coil spring which is displaced by the hydraulic pressure generated in the control head placed in the wind direction by the guide rear. Hydraulic pressure comes from the 35 piston to absorb the dynamic wind pressure and maintain a constant turbine shaft speed with a change in wind speed considered optimal. The vertical blade attachment system also contains twisted springs, which in strong wind conditions - namely above the optimal values, allow the profile to be turned in the wind direction, the turbine to be stopped in a safe condition and the vertical blades to be installed. in reverse to change the direction of rotation of the turbine, if necessary / 1 /.

Известен е и вятърен генератор с вертикален вал, от типа с въртяща се перка, състоящ се от генератор и вятърно колело, което е инсталирано на вертикалния вал на генератора. Вятърното колело се състои от въртяща се конзола и множество перки, където въртящата се конзола е фиксирана и свързана с вертикалния вал на генератора Всяка група перки има носещ лост, сгъваем механизъм и перка, където единият край на носещия лост има сгъваема седалка, която е закрепена за въртящата се конзола посредством притискащ вал. Аксиалната посока на притискащия вал е перпендикулярна на дължината на носещия лост, като перката е закрепена за другия край на носещия лост /2/.Also known is a wind generator with a vertical shaft, of the rotating propeller type, consisting of a generator and a wind wheel which is mounted on the vertical shaft of the generator. The wind wheel consists of a rotating bracket and a plurality of blades, where the rotating bracket is fixed and connected to the vertical shaft of the generator. Each group of blades has a bearing lever, a folding mechanism and a blade, where one end of the bearing lever has a folding seat. for the rotating bracket by means of a pressure shaft. The axial direction of the pressure shaft is perpendicular to the length of the bearing lever, the blade being attached to the other end of the bearing lever (2).

Известна е и вятърна турбина с вертикална ос, на върха на която е монтирана хоризонтална вятърна турбина, включваща комплект въртящи се лопатки, които имат спираловидни перки, чиито свободни краища имат спойлери. Вятърната турбина с вертикална ос има постоянни магнитни дискове за повдигане на статичното тегло на въртящата се перка чрез магнитно отблъскване. 2Q Има главина за прикрепяне на постоянните магнитни дискове в рамката на конструкцията по начин, който намалява коефициента на триене, свързан с въртенето на перката и осигурява понасяне на износването на въртящата се перка. 25 Хоризонталната ос има сглобяеми телескопични кули /3/.Also known is a wind turbine with a vertical axis, on top of which is mounted a horizontal wind turbine, including a set of rotating blades that have spiral blades, the free ends of which have spoilers. The vertical axis wind turbine has permanent magnetic disks for lifting the static weight of the rotating propeller by magnetic repulsion. 2Q There is a hub for attaching the permanent magnetic disks to the frame of the structure in a way that reduces the coefficient of friction associated with the rotation of the blade and provides endurance wear of the rotating blade. 25 The horizontal axis has prefabricated telescopic towers / 3 /.

Посочените вятърни турбини са с недостатъчна ефективност при работа, като същите ₃θ функционират главно при наличието на вятър и са статични при безветрие, а конструкцията им се явява ненадеждно защитена при екстремни условия, като силен и бурен вятър.These wind turbines are insufficiently efficient in operation, as the same ₃ θ operate mainly in the presence of wind and are static in no wind, and their construction is unreliable in extreme conditions, such as strong and stormy winds.

Техническа същност на полезния моделTechnical essence of the utility model

Задачата на полезния модел е създаване на автономна енергосистема, представляваща вертикално осова вятърна турбина, която е със сгъваеми перки, използва се за изпомпване на вода и за производство на електроенергия 40 с осъществен обратен цикъл при безветрие, с повишена надеждност и сигурна защита при екстремни условия.The task of the utility model is to create an autonomous power system, representing a vertically axial wind turbine, which has folding blades, is used for pumping water and for generating electricity 40 with a reverse cycle in windless conditions, with increased reliability and reliable protection in extreme conditions. .

Задачата е решена чрез предложената автономна енергосистема, представляваща вятърна турбина с вертикална ос, която включва основа, с монтиран към нея пилон, в който съосно е разположен задвижващ вал, към горния край на който са закрепени перки. Съгласно полезния модел, долният край на задвижващия вал е установен във високата вътрешна част на основата, представляваща пресечена четириъгълна пирамида, с монтирана към него дисковаThe problem is solved by the proposed autonomous power system, representing a wind turbine with a vertical axis, which includes a base, with a pylon mounted to it, in which a drive shaft is coaxially located, to the upper end of which the blades are attached. According to the utility model, the lower end of the drive shaft is set in the high inner part of the base, representing a truncated quadrangular pyramid, with a disk mounted to it.

2413 UI фигура 2 - задвижващите механизми на автономната енергосистема, разположени в основата;2413 UI Figure 2 - the drives of the autonomous power system located in the base;

фигура 3 - общ вид на автономната енергосистема със събрани и заключени пропелери;Figure 3 - General view of the autonomous power system with assembled and locked propellers;

фигура 4 - общ вид на перките на автономната енергосистема;Figure 4 - General view of the fins of the autonomous power system;

фигура 5 - работен цикъл на перките на автономна енергосистема на 360°.Figure 5 - operating cycle of the fins of an autonomous power system at 360 °.

I θ Примерно изпълнение на полезния моделI θ Example implementation of the utility model

Съгласно настоящия полезен модел, автономната енергосистема представлява вертикално осова вятърна турбина, която е със сгъваеми 15 пропелери с осъществен обратен цикъл при безветрие и се използва както за изпомпване на вода, така и за производство на електроенергия.According to the current utility model, the autonomous power system is a vertically axial wind turbine, which has 15 folding propellers with a reverse cycle in windless conditions and is used for both water pumping and electricity generation.

Съгласно приложената фигура 1, автономна енергосистема включва пилон 1, монтиран върху 20 основа 2, която представлява висока пресечена четириъгълна пирамида. Съосно в пилона 1 е установен задвижващ вал 3, към горния край на който, чрез подвижна шарнирна връзка 4 за закрепени 3 (три) специално конструирани перки 5. Долният край на задвижващия вал 3 влиза във високата вътрешна част на основата 2, където към него е монтирана механично задвижвана дискова спирачка 6 (фиг. 2), като задвижващият 30 вал 3 е свързан чрез съединител виеластик 7 с редуктор 8. Редукторът 8 е с два срещуположни изходящи вала, на които са монтирани електромагнитни съединители 9.According to the attached figure 1, the autonomous power system includes a pylon 1 mounted on a base 20, which is a high truncated quadrangular pyramid. Coaxially in the pylon 1 is a drive shaft 3, to the upper end of which, by movable hinge connection 4 for fixed 3 (three) specially designed blades 5. The lower end of the drive shaft 3 enters the high inner part of the base 2, where to it A mechanically driven disc brake 6 (Fig. 2) is mounted, the drive shaft 30 being connected by a vielastic coupling 7 to a reducer 8. The reducer 8 has two opposite output shafts on which electromagnetic couplings 9 are mounted.

Единият електромагнитен съединител 9 е свързан с бутално-мотовилков механизъм 10, който е монтиран върху вътрешна платформа 11 и е свързан с конвенционална бутална помпа 12.One electromagnetic connector 9 is connected to a piston-connecting mechanism 10, which is mounted on an inner platform 11 and is connected to a conventional piston pump 12.

Другият електромагнитен съединител 9 е свързан към входящия вал на повишаващ съ40 осен редуктор 13, на изходящия вал на който е монтирана ремъчна шайба 14 за успоредно превеждане на движението към задвижващ вал на алтернатор 15. Алтернаторът 15 е свързан е контролер 16, осигуряващ захранване на тягова батерия 17. Тяговата батерия 17 е свързана с инвертор 18, чрез който се подава захранване към електрическа помпа (не показана на чертежа) за осъществяване на обратен цикъл за изпомпване при безветрие. Чрез инвертора 18 се осигурява захранване на произволен външен консуматор на електрическа енергия.The other electromagnetic connector 9 is connected to the input shaft of an axial reducer 13, on the output shaft of which a pulley 14 is mounted for parallel transfer of the movement to the drive shaft of an alternator 15. The alternator 15 is connected to a controller 16 providing power to the thrust. battery 17. The traction battery 17 is connected to an inverter 18, through which power is supplied to an electric pump (not shown in the drawing) to perform a reverse cycle for pumping in windless conditions. The inverter 18 provides power to any external power consumer.

Специално конструираните перки 5 сасвърспирачка, като задвижващият вал е свързан чрез съединител виеластик с редуктор. Редукторът е с два срещуположни изходящи вала, на които са монтирани електромагнитни съединители, като единият електромагнитен съединител е свързан с бутално-мотовилков механизъм, установен на вътрешна платформа и свързан с конвенционална бутална помпа. Другият електромагнитен съединител е свързан към входящия вал на повишаващ съосен редуктор, на изходящия вал на който е монтирана ремъчна шайба, свързана към задвижващия вал на алтернатор. Алтенаторът е свързан чрез контролер към тягова батерия, която тягова батерия е свързана с инвертор, към който е свързана електрическа помпа за осъществяване на обратен цикъл за изпомпване при безветрие и/или външен консуматор. Перките на енергосистемата са свързани радиално към задвижващия вал и чрез осигурителни пружини, като всяка една перка представлява S-образно огъната правоъгълна плоскост със затворена вътрешна огъвка и подсигурена от втора по-къса едностранно огъната правоъгълна плоскост, при което са оформени външен и вътрешен Y-образни въздухозаборници с устойчива работна фаза от 178°. В сгънато положение перките са фиксирани към пилона чрез заключващ механизъм.Specially designed fins 5 co-brake, the drive shaft is connected by a vielastic connector with a reducer. The gearbox has two opposite output shafts on which electromagnetic couplings are mounted, and one electromagnetic coupling is connected to a piston-connecting mechanism mounted on an internal platform and connected to a conventional piston pump. The other electromagnetic connector is connected to the input shaft of an increasing coaxial gearbox, on the output shaft of which a belt pulley is mounted, connected to the drive shaft of an alternator. The alternator is connected by a controller to a traction battery, which traction battery is connected to an inverter to which an electric pump is connected to perform a reverse cycle for pumping in windless conditions and / or an external consumer. The blades of the power system are connected radially to the drive shaft and by securing springs, each blade being an S-shaped bent rectangular plane with a closed inner bend and secured by a second shorter one-sidedly bent rectangular plane, whereby an outer and an inner Y are formed. shaped air intakes with a stable operating phase of 178 °. In the folded position, the fins are fixed to the pylon by a locking mechanism.

Предимствата на предложената автономна енергосистема са, че съчетава в едно съоръжение две функции, а именно механично изпомпване на вода и производство на електрическа енергия, при което задвижването се осъществява чрез използване на вятърна енергия. Изграден е обратен цикъл при безветрие, което повишава функционалния капацитет на системата. Осъществена е възможност за електрическо захранване на външни консуматори. Автономната енергосистема може да работи при много слаб вятър и слаби термични потоци, благодарение на специалната конструкция на пропелерите, осигуряваща устойчива работна фаза от 178° за всяка перка, която влезе в позиция срещу вятъра.The advantages of the proposed autonomous power system are that it combines in one facility two functions, namely mechanical pumping of water and production of electricity, in which the drive is carried out using wind energy. A reverse cycle is built in case of no wind, which increases the functional capacity of the system. There is a possibility for power supply to external consumers. The autonomous power system can operate in very low winds and low thermal flows, thanks to the special design of the propellers, providing a stable operating phase of 178 ° for each propeller that enters a position against the wind.

Пояснение на приложените фигури 45Explanation of the attached figures 45

Примерно изпълнение на полезния модел е показано на приложените фигури, които само го поясняват, но не ограничават неговия обхват, където:An exemplary embodiment of the utility model is shown in the attached figures, which only illustrate it, but do not limit its scope, where:

фигура 1 изобразява общ вид на автономната енергосистема;Figure 1 shows a general view of the autonomous power system;

2413 UI зани радиално към задвижващия вал 3 и чрез осигурителни пружини 19, гарантиращи постоянното им разгънато положение при безветрие. При екстремни условия, бурен или ураганен вятър напр., перките се сгъват и посредством заключващ механизъм 20 се фиксират неподвижно към пилона 1 (фиг. 3).2413 UI are connected radially to the drive shaft 3 and by means of securing springs 19, ensuring their constant unfolded position in windless conditions. In extreme conditions, such as a stormy or hurricane wind, the fins are folded and fixed to the pylon 1 by means of a locking mechanism 20 (Fig. 3).

Всяка една перка 5 е със специфична форма (фиг. 4), представляваща S-образно огъната правоъгълна ламаринена плоскост, като вътрешната огъвка е затворена и подсигурена от втора по-къса едностранно огъната правоъгълна плоскост, при което се оформят външен и вътрешен Y-образни въздухозаборници с устойчива работна фаза от 178° за всяка перка, която влезе в позиция срещу вятъра, които осигуряват движение при много слаб вятър и слаби термични потоци (фиг. 5).Each fin 5 has a specific shape (Fig. 4), representing an S-shaped curved rectangular sheet metal, the inner bend being closed and secured by a second shorter one-sidedly curved rectangular plate, whereby an outer and an inner Y-shaped are formed. air intakes with a stable operating phase of 178 ° for each propeller which enters a position against the wind, which provide movement in very low winds and low thermal flows (Fig. 5).

Така предложената автономна енергосистема, представляваща вертикално осова вятърна турбина, притежава конструкция със сгъваеми перки и две отделни изпомпваща и генерираща системи, захранвани заедно и поотделно от задвижващия вал, чрез специфично оформените перки на системата. Специфичната конструкция на перките намалява до минимум вибрациите на турбината и намалява значително шума от работата й. Сгъваемите перки, които се прибират и заключват лесно, прави експлоатацията на енергосистемата безопасна и позволява монтаж дори в населени места. Поради малката си височина - 7 m с разгънати перки, енергосистемата е извън контактната зона с всякакви летателни средства, което позволява перките и горната част на пилона да се боядисат в зелено, за да не загрозява околната среда. От далеч човешкото око би ги възприело като дърво с корона напр.. Конструкцията на енергосистемата позволява етапно изграждане. Ако се монтира съоръжение само с изпомпваща система, на по-късен етап може да се добави и електрогенерираща система, без никакви конструктивни промени. Автономната енергосистема има два пъти помалки производствени разходи, тъй като не се произвеждат две отделни съоръжения, едно за изпомпване на вода и друго за електрогенерация.The proposed autonomous power system, which is a vertically axial wind turbine, has a structure with folding blades and two separate pumping and generating systems, powered together and separately by the drive shaft, through the specifically shaped blades of the system. The specific design of the blades reduces the vibrations of the turbine to a minimum and significantly reduces the noise from its operation. The folding blades, which can be easily retracted and locked, make the operation of the power system safe and allow installation even in populated areas. Due to its small height - 7 m with unfolded fins, the power system is outside the contact area with any aircraft, which allows the fins and the upper part of the pylon to be painted green so as not to endanger the environment. From afar, the human eye would perceive them as a tree with a crown, for example. The construction of the power system allows for phased construction. If a plant with only a pumping system is installed, an electric generating system can be added at a later stage without any design changes. The autonomous power system has twice lower production costs, as no two separate facilities are produced, one for pumping water and the other for generating electricity.

Claims (3)

ПретенцииClaims 1. Автономна енергосистема, представляваща вертикално осова вятърна турбина, 5 включваща основа, с монтиран към нея пилон, в който съосно е разположен задвижващ вал, към горния край на който са закрепени перки, характеризираща се с това, че долният край на задвижващия вал (3) е установен във високата ' θ вътрешна част на основата (Autonomous power system, consisting of a vertically axial wind turbine, 5 comprising a base, with a pylon mounted to it, in which a drive shaft is coaxially arranged, to the upper end of which blades are attached, characterized in that the lower end of the drive shaft ( 3) is installed in the high 'θ inner part of the base ( 2), представляваща пресечена четириъгълна пирамида, с монтирана към вала (3) дискова спирачка (6), като задвижващият вал (3) е свързан чрез съединител виеластик2), representing a truncated quadrangular pyramid, with a disc brake (6) mounted to the shaft (3), the drive shaft (3) being connected by a vielastic connector 12 (7) с редуктор (8), при което редукторът (8) е с два срещуположни изходящи вала, на които са монтирани електромагнитни съединители (9), като единият електромагнитен съединител (9) е свързан с бутално-мотовилков механизъм (10), 20 установен на вътрешна платформа (11) и свързан с конвенционална бутална помпа (12), а другият електромагнитен съединител (9) е свързан към входящия вал на повишаващ съосен редуктор (13), на изходящия вал на който е монтирана ремъчна шайба (14), свързана към задвижващия вал наалтернатор (15), като алтернаторът (15) е свързан чрез контролер (16) към тягова батерия (17), която тягова батерия (17) е свързана с ин30 вертор (18), към който е свързана електрическа помпа и/или външен консуматор, при което перките (5) са свързани радиално към задвижващия вал (3) и чрез осигурителни пружини (19), като12 (7) with a reducer (8), wherein the reducer (8) has two opposite output shafts on which electromagnetic connectors (9) are mounted, one electromagnetic connector (9) being connected to a piston-connecting mechanism (10). , 20 mounted on an inner platform (11) and connected to a conventional piston pump (12), and the other electromagnetic connector (9) is connected to the input shaft of an increasing coaxial gearbox (13), on the output shaft of which a belt pulley is mounted ) connected to the drive shaft of the alternator (15), the alternator (15) being connected by a controller (16) to a traction battery (17), which traction battery (17) is connected to an inverter (18) to which an electric pump and / or external consumer, wherein the blades (5) are connected radially to the drive shaft (3) and by safety springs (19), as 3$ всяка една перка (5) представлява S-образно огъната правоъгълна плоскост със затворена вътрешна огъвка и подсигурена от втора по-къса едностранно огъната правоъгълна плоскост, при което са оформени външен и вътрешен У-образни въздухозаборници с устойчива работна фаза от 40 178°, като перките (5) са фиксирани в сгънато положение към пилона (1) чрез заключващ механизъм (20).$ 3 each fin (5) is an S-shaped curved rectangular plate with a closed inner bend and secured by a second shorter one-sidedly curved rectangular plate, whereby outer and inner Y-shaped air intakes with a stable operating phase of 40,178 ° are formed. , the fins (5) being fixed in a folded position to the pylon (1) by a locking mechanism (20).